WO2007069467A1 - 可変動弁装置ならびにそれを備えるエンジンシステムおよび乗り物 - Google Patents

可変動弁装置ならびにそれを備えるエンジンシステムおよび乗り物 Download PDF

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WO2007069467A1
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Hidetoshi Ishigami
Yoshitaka Nagai
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Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha
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Definitions

  • the present invention relates to a variable valve operating apparatus, an engine system including the same, and a vehicle.
  • variable valve timing mechanisms that control the opening and closing timing of intake valves or exhaust valves for the purpose of improving fuel efficiency, reducing harmful substances in exhaust gas, and increasing output in a specific rotation range.
  • WT variable valve timing mechanisms
  • variable variable timing mechanisms using, for example, an actuator such as a hydraulic cylinder or an electric motor.
  • actuators are expensive.
  • variable valve timing mechanism becomes large.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 9-324614
  • valve timing is mechanically controlled at a predetermined rotational speed by the centrifugal force associated with the rotation of the engine rather than the ECU (Electronic Control Unit) switching the valve timing. Switch.
  • the ECU determines the valve timing based on the engine speed, and controls the fuel injection amount, fuel injection timing, and spark ignition timing.
  • the valve timing is switched. The engine speed varies.
  • the ECU cannot accurately determine the actual nove timing during operation.
  • the control of the fuel injection amount, fuel injection timing, and spark ignition timing by the ECU may be inappropriate for the actual valve timing.
  • problems such as an increase in harmful substances in the exhaust gas occur.
  • An object of the present invention is to provide a variable valve operating apparatus capable of accurately determining the switching of the state of the cam member while switching the valve timing by switching the state of the cam member with a mechanical structure. It is to provide an engine system and vehicle equipped with it.
  • a variable valve operating apparatus is a variable valve operating apparatus that controls opening and closing of a valve in accordance with the rotational speed of the engine, and is configured to be rotatable in conjunction with the rotation of the engine. It is possible to shift to a first state having a first positional relationship with the rotary member and a second state having a second positional relationship.
  • a movable member having a force member and a first detected portion, and moving the cam member to the first state force and the second state by moving with a centrifugal force accompanying the rotation of the rotating member;
  • the member is at the first position corresponding to the first state or at the second position corresponding to the second state, the first detected part rotating with the rotation of the rotating member is arranged to be detectable. And a detector.
  • the rotating member rotates in conjunction with the rotation of the engine, and the cam member rotates with the rotation of the rotating member.
  • the valve that contacts the cam member opens and closes.
  • the cam member can be shifted between a first state having a first positional relationship with respect to the rotating member and a second state having a second positional relationship. Thereby, the opening / closing timing of the valve driven by the cam member is switched.
  • the movable member moves the first position force to the second position by the centrifugal force accompanying the rotation of the rotating member.
  • the cam member shifts from the first state to the second state.
  • the first detected portion of the movable member can be detected by the detector.
  • the movable member when the movable member is in one of the first position and the second position, the first detected part is detected by the detector.
  • the movable member it can be determined whether the movable member is in the first position or the second position based on whether or not the first detected part is detected by the detector, and the cam member is in the first position. It can be determined whether the current state or the second state. Therefore, it is possible to accurately determine the opening / closing timing of the valve by the cam member.
  • variable valve operating apparatus further includes a second detected portion that rotates together with the rotating member, and the second detected portion is detected by the detector by rotating with the rotation of the rotating member. It may be provided at the position to be.
  • the second detected portion rotates in accordance with the rotation of the rotating member regardless of whether the cam member is in the first state or the second state. It becomes more detectable. Since the detection period of the second detected part by the detector corresponds to the rotation period of the rotating member, the engine operation can be controlled based on the rotation period of the rotating member.
  • the detection of the first detected part and the detection of the second detected part can be performed by a common detector. Therefore, since it is not necessary to provide a plurality of detectors separately, it is possible to reduce the size of the variable valve operating apparatus and to suppress an increase in production cost.
  • the detector may be arranged at a position where the first detected portion and the second detected portion can be detected from a direction parallel to the rotation axis of the rotating member.
  • the first detected object is detected by a common detector from a direction parallel to the rotation axis of the rotating member. And the second detected part are detected.
  • the variable valve device can be miniaturized and the degree of freedom in design in the direction perpendicular to the rotating shaft of the rotating member can be improved.
  • the detector may be arranged at a position where the first detected part and the second detected part can be detected from a direction perpendicular to the rotation axis of the rotating member.
  • the first detected portion and the second detected portion are detected by a common detector from a direction perpendicular to the rotation axis of the rotating member.
  • the variable valve device can be miniaturized and the degree of freedom in design in the direction parallel to the rotation axis of the rotating member can be improved.
  • the length of the first detected portion in the rotational direction may be different from the length of the second detected portion in the rotational direction.
  • the detection period of the first detected part by the detector is different from the detection period of the second detected part by the detector. Therefore, the first detected part and the second detected part can be easily identified based on the difference in the period during which the detector detects the object.
  • An engine system includes an engine having a valve, a variable valve operating apparatus that controls opening and closing of the valve according to the rotational speed of the engine, and a control unit that controls the engine
  • the variable valve operating apparatus includes a rotating member that is rotatably provided in conjunction with the rotation of the engine, and a first member that is provided so as to contact the valve and has a first positional relationship with the rotating member.
  • a cam member capable of transitioning to the second state having the second positional relationship and a first detected portion, and moving the cam member by the centrifugal force accompanying the rotation of the rotating member.
  • the rotating member Detector arranged so as to be able to detect the first detected part rotating with the rotation
  • the control unit determines whether the cam member is in a deviation between the first state and the second state based on the output signal of the detector, and based on the determination result! This is to control the operation.
  • valve of the engine is driven by the variable valve operating device.
  • the rotating member rotates in conjunction with the rotation of the engine, and the cam member rotates with the rotation of the rotating member. This opens the valve that contacts the cam member. Close.
  • the cam member can transition between a first state having a first positional relationship with respect to the rotating member and a second state having a second positional relationship. Thereby, the opening / closing timing of the valve driven by the cam member is switched.
  • the first detected portion of the movable member can be detected by the detector.
  • the detector gives the detection result of the first detected part to the control part as an output signal.
  • the control unit determines whether the cam member is in the first state or the second state based on the output signal of the detector. Based on the determination result, the control unit controls the operation of the engine.
  • control unit determines whether the cam member is in the first state or the second state based on the output signal of the detector, whereby the opening / closing timing of the noble by the cam member is determined. Can be accurately determined. Therefore, the control unit can control the engine operation so as to be optimized according to the opening / closing timing of the valve.
  • variable valve apparatus further includes a second detected portion that rotates together with the rotating member, and the second detected portion is detected by the detector by rotating with the rotation of the rotating member. It may be provided at the position to be.
  • the second detected portion rotates in accordance with the rotation of the rotating member regardless of whether the cam member is in the first state or the second state. It becomes more detectable. Since the detection period of the second detected part by the detector corresponds to the rotation period of the rotating member, the control unit can control the engine based on the rotation period of the rotating member.
  • the detection of the first detected part and the detection of the second detected part can be performed by a common detector. Therefore, since it is not necessary to provide a plurality of detectors separately, it is possible to reduce the size of the variable valve operating apparatus and to suppress an increase in production cost. As a result, it is possible to reduce the size and cost of the engine.
  • the length of the first detected portion in the rotational direction may be different from the length of the second detected portion in the rotational direction.
  • the detection period of the first detected part by the detector is different from the detection period of the second detected part by the detector. Therefore, the first detected part and the second detected part can be easily identified based on the difference in the period during which the detector detects the object.
  • the control unit may determine whether or not the first detected unit is detected based on a detection period of the first or second detected unit by the detector.
  • the control unit can easily identify the detection of the first detected part and the detection of the second detected part by the detector.
  • the control unit may determine whether or not the first detected unit is detected based on the number of detections by the detector during one rotation period of the rotating member.
  • the second detected portion is detected every rotation of the rotating member.
  • the first detected part is detected when the movable member is in either the first position or the second position.
  • control unit can determine whether or not the force has detected the first detected portion based on the number of detections by the detector during one rotation period of the rotating member. Thereby, the control unit can determine whether the cam member is in the first state or the second state.
  • the control unit determines whether the cam member is shifted between the first state and the second state based on the output signal of the detector, and based on the determination result, the fuel in the engine Control at least one of injection quantity, fuel injection timing and spark ignition timing.
  • a vehicle includes an engine system and a driving member driven by power generated by the engine system, and the engine system includes an engine having a valve,
  • the variable valve device is equipped with a variable valve device that controls opening and closing of the valve according to the rotational speed of the engine and a control unit that controls the engine.
  • a member a cam member provided in contact with the valve, and capable of transitioning between a first state having a first positional relationship with the rotating member and a second state having a second positional relationship;
  • a movable member that has one detected part and moves the cam member to the first state force and the second state by moving with the centrifugal force accompanying the rotation of the rotating member, and the movable member corresponds to the first state To first position or second
  • a detector arranged to detect the first detected part that rotates with the rotation of the rotating member when in the second position corresponding to the state, and the control unit outputs an output signal of the detector Based on this, it is determined whether the cam member is in the first state or the second state, and the operation of the engine is controlled based on the determination result.
  • the drive member is driven by the power generated by the engine system.
  • the control unit determines whether the cam member is in the first state or the second state based on the output signal of the detector. Thereby, the opening / closing timing of the valve by the cam member can be accurately determined.
  • control unit can control the operation of the engine to be optimized according to the opening / closing timing of the valve.
  • the first detected portion is detected by the detector when the movable member is in one of the first position and the second position.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a motorcycle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the outline of the variable valve operating apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an assembled perspective view for explaining the structure of the valve timing control device.
  • FIG. 4 is a cutaway perspective view for explaining the operation of the valve timing control device.
  • FIG. 5 is a cutaway perspective view for explaining the operation of the valve timing control device.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the switching between the high rotation state and the low rotation state of the valve timing control device.
  • FIG. 7 is a detailed sectional view of the cylinder head.
  • FIG. 8 is a diagram showing lift amounts of the intake valve and the exhaust valve by the valve timing control device.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing details of the inside of the cylinder head.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a nove timing control device and a cam sensor in a low rotation state.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a valve timing control device and a cam sensor in a high rotation state.
  • FIG. 12 is a timing chart for explaining an example of ECU processing performed based on a cam signal and a crank signal.
  • FIG. 13 is a timing chart for explaining an example of ECU processing performed based on a cam signal and a crank signal.
  • FIG. 14 is a flowchart showing valve timing control processing by the ECU.
  • FIG. 15 is a flowchart showing valve timing control processing by the ECU.
  • FIG. 16 is a flowchart showing valve timing control processing by the ECU.
  • FIG. 17 is a flowchart showing valve timing control processing by the ECU.
  • FIG. 18 is a view showing another arrangement example of the cam sensor.
  • variable valve operating apparatus an engine system including the same, and a vehicle will be described.
  • a small motorcycle will be described as a vehicle.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a motorcycle according to an embodiment of the present invention.
  • the head pipe 3 is provided at the front end of the main body frame 6.
  • a front fork 2 is provided on the head pipe 3 so as to be swingable in the left-right direction.
  • the front wheel 1 is rotatably supported at the lower end of the front fork 2.
  • a handle 4 is attached to the upper end of the head pipe 3.
  • An engine 7 is held at the center of the main body frame 6.
  • a fuel tank 8 is provided above the engine 7, and a seat 9 is provided behind the fuel tank 8.
  • a rear arm 10 is connected to the main body frame 6 so as to extend to the rear of the engine 7.
  • the rear arm 10 holds the rear wheel 11 and the rear wheel driven sprocket 12 rotatably.
  • a muffler 14 is attached to the rear end of the exhaust pipe 13 connected to the engine 7.
  • the rear wheel drive sprocket 15 is attached to the drive shaft 26 of the engine 7.
  • the rear-wheel drive sprocket 15 is connected to the rear-wheel drive socket 12 of the rear wheel 11 via a chain 16.
  • the engine 7 includes a variable valve gear.
  • the variable valve operating apparatus according to the present embodiment will be described.
  • FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the outline of the variable valve operating apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • the variable valve apparatus 50 includes a valve timing control device 200 and a force sensor 250.
  • the valve timing control device 200 is provided in the cylinder head 7S and includes a cam driven sprocket 221, an intake cam 231 and an exhaust cam 241.
  • crankshaft 23 rotates, and the cam drive sprocket 24 provided on the crankshaft 23 rotates.
  • the rotational force of the cam drive sprocket 24 is controlled via the chain 25 by valve timing control. It is transmitted to the cam driven sprocket 221 of the control device 200. As a result, the valve timing control device 200 rotates.
  • the phase relationship between the intake cam 231 and the exhaust cam 241 changes in accordance with the rotational speed of the engine 7 and changes in the rotational speed (increase and decrease in rotational speed). As a result, the valve timing changes.
  • crank sensor 260 In the vicinity of the crankshaft 23, a crank sensor 260 is provided.
  • the crank sensor 260 gives information related to the rotation of the crankshaft 23 to the ECU (Electronic Control Unit) 500 as a crank signal CR. Details of the crank sensor 260 and the crank signal CR will be described later.
  • a cam sensor 250 is provided in the vicinity of the valve timing control device 200 in the cylinder head 7S.
  • the cam sensor 250 provides information regarding the operation of the valve timing control device 200 to the ECU 500 as a cam signal CA.
  • Cam sensor 250 and cam signal C are provided in the vicinity of the valve timing control device 200 in the cylinder head 7S.
  • the cam sensor 250 provides information regarding the operation of the valve timing control device 200 to the ECU 500 as a cam signal CA.
  • the throttle valve sensor 270 detects the opening of a throttle valve (not shown) provided in the engine 7 (hereinafter referred to as throttle opening TR).
  • the throttle opening TR detected by the throttle valve sensor 270 is given to the ECU 500.
  • the spark ignition signal SI is given from the ECU 500 to the spark plug 280 provided at the upper part of the cylinder head 7S, and the fuel injection signal FI is given to the injector 290 provided in the engine 7.
  • the fuel injection amount and fuel injection timing from 290 are controlled.
  • FIG. 3 is an assembled perspective view for explaining the structure of the valve timing control device 200.
  • X, ⁇ , and Z three directions orthogonal to each other are defined as an X direction, a Y direction, and a Z direction.
  • the valve timing control device 200 is roughly composed of a cam driven sprocket unit 220, an intake camshaft 230, and an exhaust camshaft 240.
  • the cam driven sprocket section 220 is formed of a cam driven sprocket 22 parallel to the XZ plane. Have one. A through hole 220a is formed in the center of the cam driven sprocket 221. Plate-like support members 211 and 212 are attached to one surface of the cam driven sprocket 221 with two screws 219, respectively, at a predetermined interval. A protrusion 219a extending in the Y direction is provided on the head of one screw 219 attached to the support member 211. Details of the protrusion 219a will be described later.
  • the support member 211 has protrusions 211B and 211D extending in the Y direction at the top and bottom
  • the support member 212 has protrusions 212B and 212D extending in the Y direction at the top and bottom.
  • a spring holding piece 211C extending in the Y direction is formed between the protruding piece 211B and the protruding piece 211D
  • a spring holding piece 212C extending in the Y direction is formed between the protruding piece 212B and the protruding piece 212D.
  • Through-holes are formed in the protrusion pieces 211B, 211D, 212B, 212D and the thread holding pieces 211C, 212C.
  • a substantially rectangular parallelepiped weight 213 is disposed between the protruding piece 211B and the protruding piece 212B.
  • the weight 213 is rotatably held by a rotating shaft 215 inserted in the through hole of the protruding piece 211B and the protruding piece 212B.
  • Two hook portions 213f are formed so that the end force on the upper surface of the weight 213 also extends obliquely downward.
  • the tip of the hook portion 213f is formed in a semi-cylindrical shape.
  • a substantially rectangular parallelepiped protrusion 213a is formed on the upper surface of the weight 213 along the X direction so as to be inclined in the Y direction. Details of the protrusion 213a will be described later.
  • a substantially rectangular parallelepiped weight 216 is disposed between the protruding piece 211D and the protruding piece 212D.
  • the weight 216 is rotatably held by a rotating shaft 218 inserted in the through hole of the protruding piece 211D and the protruding piece 212D.
  • the weight 216 has substantially the same shape as the weight 213, and has a hook portion 216f corresponding to the hook portion 213f. However, the weight 216 is not formed with a portion corresponding to the protruding portion 213a.
  • the weights 213 and 216 are arranged so as to be symmetrical with respect to an axis parallel to the X direction.
  • a high-speed lock pin 214 is disposed below the weight 213 so as to penetrate the cam driven sprocket 221.
  • the lock pin 214 is held by a hook portion 213 f formed on the weight 213.
  • a low-speed lock pin 217 is disposed above the weight 216.
  • the low-speed lock pin 217 is held by a hook portion 216f formed on the weight 216.
  • the high-speed lock pin 214 and the low-speed lock pin 217 are slidable in the Y direction with respect to the cam driven sprocket 222. In the state shown in FIG. 3, the tip of the low-speed lock pin 217 protrudes in the Y direction from the tip of the high-speed lock pin 214 on the other surface side of the cam dribbon socket portion 220.
  • One end of the spring S1 is locked in the through hole of the protruding portion (not shown) of the weight 213, and the other end is locked in the through hole of the spring holding piece 211C. Further, one end of the spring S2 is locked in the through hole of the protruding portion (not shown) of the weight 216, and the other end is locked in the through hole of the spring holding piece 212C.
  • a protrusion 220 T is formed at a portion between the cam driven sprocket 221 and the weight 216.
  • Two fixing pins 230A and 230B are provided so as to extend in the Y direction from the other surface side of the cam driven sprocket 221.
  • the fixing pins 230A and 230B are respectively connected to the cam driven sprocket 221 on both sides of the through-hole 220a.
  • an intake camshaft 230 and an exhaust camshaft 240 are both arranged such that their axis J is parallel to the Y direction.
  • the intake camshaft 230 is formed of an intake cam 231, a step 232, and a rotating shaft 233.
  • the intake camshaft 230 has a cylindrical rotating shaft 233 on one end side, a step portion 232 having a diameter slightly larger than the diameter of the rotating shaft 233 at the center, and the other end side. It has a suction power mu 231.
  • a rotation through hole 230H extending in the Y direction from the center of the end surface of the rotation shaft 233 to the center of the end surface of the intake cam 231 is formed. That is, the rotation through hole 230H is formed so that the one end force of the intake camshaft 230 in the Y direction also extends to the other end.
  • a high-speed pin introduction hole 233c, a low-speed pin introduction hole 233d, and two pin floating grooves 233a and 233b are formed on the end surface of the rotating shaft 233 on a circle centered on the axis J! .
  • the high-speed pin introduction hole 233c and the low-speed pin introduction hole 233d are formed so as to be substantially opposed to each other via the rotation through hole 230H. That is, the high-speed lock pin 214 and the low-speed lock pin 217 are arranged at a position that makes an angle of 180 ° with respect to the axis J.
  • the high-speed pin introduction hole 233c and the low-speed pin introduction hole 233d also have a positional force that forms an angle of 180 ° with the axis J as the center, and the circumferential force is shifted by a predetermined angle.
  • the pin floating grooves 233a and 233b are formed so as to extend along the circumferential direction around the axis J and to face each other via the rotation through hole 230H.
  • the exhaust camshaft 240 has a cam fixing shaft 243 extending in the Y direction on one end side, a stepped portion 242 and an exhaust cam 241 in the central portion, and a protruding shaft 244 extending in the Y direction on the other end side. Yes.
  • a sprocket screw hole 240H is formed at the end of the cam fixing shaft 243.
  • the cam fixing shaft 243 of the exhaust camshaft 240 is inserted into the rotation through hole 230H of the intake camshaft 230.
  • the exhaust camshaft 240 holds the intake camshaft 230 rotatably.
  • one end of the cam fixing shaft 243 of the exhaust camshaft 240 is inserted into the through hole 220a from the other surface side of the cam driven sprocket 221.
  • exhaust cam 241, the stepped portion 242, the cam fixing shaft 243, and the protruding shaft 244 of the exhaust camshaft 240 may be integrally formed! Also good.
  • intake cam 231, the stepped portion 232, and the rotating shaft 233 of the intake camshaft 230 may be integrally formed! / May be formed individually!
  • FIG. 4 and 5 are cutaway perspective views for explaining the operation of the nozzle timing control device 200.
  • the direction indicated by the arrow Z is defined as the Z direction.
  • the direction in which the arrow is directed is the + direction, and the opposite direction is the one direction.
  • the one-dot chain line in the figure indicates the axis J of the valve timing control device 200.
  • FIG. 4 shows a state when the assembly of the valve timing control device 200 is completed.
  • FIG. 5 shows the state of the nozzle timing control device 200 when the engine 7 is rotating at high speed (when the rotational speed of the engine 7 is high).
  • FIG. 4 the cam driven sprocket portion 220 is cut out along the central force Z direction. As shown in FIG. 3, the fixing pin 230B is actually connected to the cam dribbling socket 221.
  • the weight 213 is biased in the ⁇ Z direction by the spring S1.
  • the weight 213 holds the high-speed lock pin 214 inserted into the through hole 220b of the cam driven sprocket 221. Thereby, the rotation operation of the weight 213 around the rotation shaft 215 is limited.
  • the weight 216 is urged in the + Z direction by a spring S2 (not shown) (see FIG. 3).
  • the weight 216 holds the low-speed lock pin 217 inserted into the through hole 220c of the cam driven sprocket 221. Thereby, the rotation operation of the weight 216 around the rotation shaft 218 is limited.
  • One end of 14 is substantially in contact with a contact surface 230M perpendicular to the axis J of the intake camshaft 230.
  • the low speed lock pin 217 is inserted into the low speed pin introduction hole 233d of the intake camshaft 230.
  • One end of the low-speed lock pin 217 inserted into the low-speed pin introduction hole 233d is substantially in contact with the bottom surface of the low-speed pin introduction hole 233d.
  • the pin floating groove 233b extends along the circumferential direction around the axis J.
  • one end in the circumferential direction of the pin floating groove 233b is referred to as a low speed groove end LP, and the other end in the circumferential direction of the pin floating groove 233b is referred to as a high speed groove end HP.
  • the fixed pin 230B inserted into the pin floating groove 233b is positioned at the low speed groove end LP. Since the fixed pin 230B is fixed to the cam driven sprocket 221, the intake camshaft 230 is restricted from rotating in the direction of the arrow Ml relative to the cam driven sprocket 221 and the exhaust camshaft 240. [0101] However, in the state of FIG. 4, the low speed lock pin 217 is inserted into the low speed pin introduction hole 233d, so that the intake camshaft 230 has an arrow Ml and an arrow with respect to the cam driven sprocket 221 and the exhaust camshaft 240. Cannot rotate in any of the M2 directions.
  • the spring S2 urges the weight 216 in the + Z direction, so that the elastic force of the spring S2 and the force acting in the direction of the thick arrow M4 are not. balance. As a result, the low-speed lock pin 217 does not completely come out of the low-speed pin introduction hole 233d.
  • the force in the direction of the thick arrow M4 generated in the weight 216 is larger than the elastic force of the spring S2 in FIG. 4, and the low-speed lock pin 217 is pulled out of the low-speed pin introduction hole 233d in the direction of the arrow M6. Power also increases.
  • intake camshaft 230 can rotate in the direction of arrow M2.
  • a reaction force from an intake rocker arm described later is applied to the intake camshaft 230.
  • a force is generated to rotate the intake camshaft 230 in the direction of arrow M2. Details will be described later.
  • intake camshaft 230 rotates in the direction of arrow M2 with respect to cam driven sprocket portion 220.
  • the position of the high-speed pin introduction hole 233c matches the position of one end of the high-speed lock pin 214. Since the force due to the centrifugal force of the weight 213 is generated in the high-speed lock pin 214 in the direction of the arrow M5, one end of the high-speed lock pin 214 is inserted into the high-speed pin introduction hole 233c.
  • the fixed pin 230B inserted into the pin floating groove 233b is positioned at the high speed groove end HP.
  • the intake camshaft 230 cannot rotate in either the direction of the arrow Ml or the arrow M2. Therefore, when the engine 7 is rotating at a high speed, the phase relationship between the intake cam 231 and the exhaust cam 241 is fixed in a state different from that when the engine 7 is rotating at a low speed.
  • the low speed lock pin 217 is inserted into the zero low speed pin introduction hole 233d. Thereby, the intake camshaft 230 is fixed in the state shown in FIG. [0117] Although the function of the pin floating groove 233a (see FIG. 4) not shown in FIGS. 4 and 5 is not described, the function of the pin floating groove 233a is the same as that of the pin floating groove 233b.
  • the protrusion 220T is indicated by a broken line.
  • the protrusion 220T is provided to limit the rotation operation of the weight 216 about the rotation shaft 218. For example, when the weight 216 rotates a predetermined amount, one surface of the weight 216 comes into contact with the protrusion 220T. Accordingly, the weight 216 is largely rotated in the direction of the arrow M4, and the low speed lock pin 217 is prevented from coming out of the through hole 220c.
  • the phase relationship between the intake cam 231 and the exhaust cam 241 is switched between when the engine 7 is rotating at a low speed and when the engine 7 is rotating at a high speed.
  • the state of the valve timing control device 200 when the engine 7 is at a low speed (FIG. 4) is referred to as a low speed state
  • the state of the valve timing control device 200 when the engine 7 is at a high speed (FIG. 5) is high. This is called a rotating state.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining switching of the valve timing control device 200 between a high rotation state and a low rotation state.
  • the first rotation speed R1 and the second rotation speed R2 are realized by setting the constituent members of the valve timing control device 200.
  • the elastic forces of the spring S1 and the spring S2 are set to be different from each other.
  • the force acting on the high speed lock pin 214 held by the weight 213 is different from the force acting on the low speed lock pin 217 held by the weight 216.
  • the (second rotation speed R2) is different from the rotation speed (first rotation speed R1) at which the low-speed lock pin 217 is extracted from the low-speed pin introduction hole 233d.
  • the centrifugal force applied to the weights 213 and 216 and the biasing force of the springs SI and S2 are balanced.
  • the rotational speed for example, the rotational speed between the rotational speed R3 and the rotational speed R4 shown in FIG. 6
  • hunting in which the valve behavior becomes unstable is sufficiently prevented.
  • cam profile changes due to hunting are prevented, and deterioration in engine performance and durability is prevented.
  • FIG. 7 (a) is a detailed sectional view of the cylinder head 7S shown in FIG. FIG. 7 (a) shows the cylinder head 7S viewed from the direction of arrow P in FIG.
  • FIG. 7B is a diagram for explaining the phase relationship between the intake cam 231 and the exhaust cam 241.
  • the exhaust cam 241 is shown by a thick solid line in FIG. 7 (b).
  • the intake cam 231 is indicated by a thin solid line and a two-dot chain line.
  • the valve timing control device 200 rotates in the direction of the arrow Q2.
  • the three directions orthogonal to each other are defined as the X direction, the Y direction, and the Z direction.
  • the intake rocker arm 330 extending in the X direction from one side of the upper part of the valve timing control device 200, and the exhaust gas extending in the X direction on the other side of the valve timing control device 200.
  • Rocker arm 340 force Cylinder head is installed in 7S.
  • the intake rocker arm 330 is rotatably held by a shaft 331 at the center thereof. Further, a roller 330T provided at one end of the intake rocker arm 330 abuts on the intake force drum 231. At the other end of the intake rocker arm 330, an adjuster 332 is provided. Below the adjuster 332, the upper end of the intake valve 334 is located. The intake valve 334 is provided with a valve spring 335, and the valve spring 335 biases the intake valve 334 upward.
  • the exhaust rocker arm 340 is rotatably held by a shaft 341 at the center thereof. Also, the roller 340T force exhaust force provided at one end of the exhaust rocker arm 340 Abuts against 241. On the other end of the exhaust rocker arm 340, an adjuster 342 is provided. Below the adjuster 342, the upper end of the exhaust valve 344 is located. The exhaust valve 344 is provided with a valve spring 345. The valve spring 345 urges the intake valve 344 upward!
  • valve timing control device 200 rotates, the rollers 330T and 340T move up and down.
  • the intake rocker arm 330 rotates about the shaft 331 and the exhaust rocker arm 340 rotates about the shaft 341.
  • the adjuster 332 of the intake rocker arm 330 drives the intake valve 334 up and down
  • the adjuster 342 of the exhaust rocker arm 340 drives the exhaust valve 344 up and down.
  • lift the vertical movement of the intake valve 334 and the exhaust valve 344 by the intake rocker arm 330 and the exhaust rocker arm 340
  • lift amount the movement distance
  • FIG. 7 (b) when the valve timing control device 200 is in a low rotation state, the tip of the cam nose of the intake cam 231 is at a position T1 indicated by a solid line in FIG. 7 (b). .
  • the rotational speed of the engine 7 increases to the first rotational speed R1 (Fig. 6), as shown in Figs. 4 and 5, the low-speed lock pin 217 (Figs. 4 and 5) is connected to the intake camshaft 230 ( (Fig. 4 and Fig. 5)
  • the force is also pulled out and the intake camshaft 230 can rotate in the direction of the arrow Q2 with respect to the cam driven sprocket section 220 (Figs. 4 and 5).
  • valve timing control device 200 the phase of the intake cam 231 with respect to the exhaust force 241 is switched between the low rotation state and the high rotation state. As a result, the lift timing of the intake valve 334 and the exhaust valve 344 changes. Details are described below.
  • FIG. 8 shows an intake valve 334 and an exhaust valve by the valve timing control device 200.
  • a change in lift amount of 344 is shown.
  • the horizontal axis indicates the crank angle (the rotation angle of the crankshaft 23), and the vertical axis indicates the suction angle.
  • the lift amount of the air valve 334 and the exhaust valve 344 is shown.
  • the intake valve 334 and the exhaust valve 344 are open when the lift amount is greater than 0, and are closed when the lift amount force is ⁇ .
  • crank angle is shown from one 360 ° to + 360 °.
  • Crank angle is 0 °, 360
  • the piston 21 When the angle is 360 °, the piston 21 is located at the top dead center TDC in the cylinder 20, and when the crank angle is 180 ° and 180 °, the piston 21 is located at the bottom dead center BDC in the cylinder 20.
  • a thick line 241L in FIG. 8 indicates that an exhaust cam is generated when the valve timing control device 200 rotates.
  • the change in the lift amount of the exhaust valve 344 driven by 241 is shown. According to the thick line 241L, the lift amount of the exhaust valve 344 increases from about 240 ° to about 120 °, and the crank angle decreases from about 120 ° to about 30 °.
  • a solid line TL1 in FIG. 8 shows a change in the lift amount of the intake valve 334 driven by the intake cam 231 of the valve timing control device 200 in the low rotation state.
  • the lift amount of the intake valve 334 increases when the crank angle increases by about 40 ° to about 170 ° and the crank angle decreases by about 4 ° from about 170 ° force to about 300 °! / ⁇
  • the amount of overlap between the period during which the intake valve 334 is open and the period during which the exhaust valve 344 is open is small.
  • the amount of overlap is 0.
  • a two-dot chain line TL2 in FIG. 8 shows a change in the lift amount of the intake valve 334 driven by the intake cam 231 of the valve timing control device 200 in the high rotation state.
  • the lift amount of the intake valve 334 increases from about 30 ° to about 100 °, and decreases from about 100 ° to about 230 °.
  • the phase of the intake cam 231 changes with respect to the exhaust cam 241 between the case where the valve timing control device 200 is in the low rotation state and the case where the valve timing control device 200 is in the high rotation state.
  • the exhaust valve 344 is open and the intake valve 334 is open.
  • the amount of burlap changes.
  • valve timing control device 200 When the valve timing control device 200 is in a low rotation state, the intake valve 334 is opened and the exhaust valve 344 is opened and the overlap is reduced. Therefore, harmful substances in the exhaust gas are reduced and fuel efficiency is improved. In addition, when the valve timing control device 200 is in a high rotation state, the overlap between the period during which the intake valve 334 is open and the period during which the air valve 344 is open increases, so high output is efficiently achieved. Obtainable.
  • FIG. 9 to 11 are sectional views showing in detail the inside of the cylinder head 7S of FIG.
  • FIG. 10 shows the valve timing control device 200 and the cam sensor 250 in a low rotation state.
  • FIG. 11 shows the valve timing control device 200 and the cam sensor 250 in a high rotation state.
  • the directions indicated by arrows ⁇ and Z are defined as the Y direction and the Z direction.
  • the direction in which the arrow points is the + direction, and the opposite direction is the one direction.
  • the thick dashed line in the figure indicates the axis J of the valve timing control device 200.
  • the protrusion 219a is located in the + Z direction of the axis J.
  • one end surface of the bearing B1 is in contact with the inner contact surface BH1 of the cylinder head 7S.
  • One end surface of the bearing B2 is in contact with the internal contact surface BH2 of the cylinder head 7S.
  • a side cover SC is attached to the cylinder head 7S so as to cover the cam driven sprocket portion 220 side of the nozzle timing control device 200.
  • a force sensor 250 is fixed to the side cover SC.
  • the cam sensor 250 for example, a magnetic pickup sensor is used.
  • a detection unit 250a is provided at the center of the front end surface of the cam sensor 250.
  • the distance D1 between the detection unit 250a and the shaft center J of the valve timing control device 200 is equal to the distance D2 between the projection 219a of the valve timing control device 200 and the shaft center J, and the detection unit 250a
  • the distance E1 between the valve timing control device 200 and the cam driven sprocket 221 of the valve timing control device 200 is slightly smaller than the distance E2 between the tip of the protrusion 219a of the valve timing control device 200 and the cam drib ness pocket 221 (for example, about 3 mm). ) It is arranged to be larger.
  • the protrusion 219a passes through a detectable position that is separated from the detection unit 250a of the cam sensor 250 by a slight distance.
  • FIG. 10 and FIG. 11 show a state where the weight 213 exists at a position facing the cam sensor 250.
  • the valve timing control device 200 is in a high rotation state.
  • the weight 213 rotates in the direction of the arrow M3 due to the centrifugal force associated with the rotation.
  • the protrusion 213 a provided on the weight 213 is parallel to the axis J of the valve timing control device 200.
  • the distance between the protrusion 213a and the axis J of the valve timing control device 200 is the protrusion of FIG. It is equal to the distance D2 between 21 9a and the axis J of the valve timing control device 200. Further, in this state, the distance between the tip end surface of the projection 213a and the cam driven sprocket 222 of the valve timing control device 200 is equal to the distance E2 between the tip end of the projection 219a and the cam driven sprocket 221 in FIG. equal.
  • the protrusion 213a of the weight 213 passes through the detectable position of the cam sensor 250 every time the valve timing control device 200 makes one rotation, like the protrusion 219a.
  • valve timing control device 200 when the valve timing control device 200 is in the high rotation state, both when the protrusion 219a passes the detectable position of the cam sensor 250 and when the protrusion 213a passes the detectable position. , A pulse is generated in the cam signal CA.
  • the length of the protrusion 213a is formed to be about three times larger than the length of the protrusion 219a.
  • the pulse width of the pulse generated by the protrusion 213a is different from the pulse width of the pulse generated by the protrusion 219a. Therefore, it is possible to distinguish between the pulse generated by the protrusion 213a and the pulse generated by the protrusion 219a.
  • the length of the protrusion 213a is formed larger than the length of the protrusion 219a.
  • the length of the protrusion 219a is not limited to this, and the length of the protrusion 213a is not limited thereto. It may be formed larger than this.
  • crank signal CR the crank signal
  • the crankshaft 23 is provided with a plurality of protrusions, and the protrusions pass through the detectable position of the crank sensor 260 as the crankshaft 23 rotates.
  • a plurality of pulses are generated in the crank signal CR given from the crankshaft 23 to the ECU 500.
  • the outer peripheral surface of the crankshaft 23 is equally spaced every 30 °. Is provided with a protrusion. As a result, 12 pulses are generated in the crank signal CR during one rotation of the crankshaft 23.
  • FIGS. 12 and 13 are timing charts for explaining an example of the processing of the ECU 500 performed based on the cam signal CA and the crank signal CR.
  • FIG. 12 shows the processing of the ECU 500 when the valve timing control device 200 is in a low rotation state
  • FIG. 13 shows the processing of the ECU 500 when the valve timing control device 200 is in a high rotation state. It is.
  • the horizontal axis represents the crank angle. The crank angle is shown in a range from an arbitrary angle to an angle advanced by 720 ° (for one engine 7 cycle).
  • the plurality of protrusions formed on the crankshaft 23 pass through the detectable position of the crank sensor 260, so that a plurality of pulses P2 are generated at equal intervals in the crank signal CR.
  • a plurality of pulses P2 are generated at equal intervals in the crank signal CR.
  • the ECU 500 In response to the pulses PI and P2 of the cam signal C A and the crank signal CR, the ECU 500 generates multiple interrupts.
  • Cam signal interrupt D11 is generated in response to the rising edge of pulse P1 of cam signal CA, and cam signal interrupt D12 is generated in response to the falling edge of pulse P1.
  • Interrupt interval TD1 between the input signal interrupt D11 and the cam signal interrupt D12 is equal to the pulse width TC1.
  • crank signal interrupt D21 is generated in response to the rising edge of the pulse P2 of the crank signal CR.
  • the interrupt interval between each crank signal interrupt D21 is equal to the pulse interval of the pulse P2 (cycle of the crank signal CR), etc.
  • the ECU 500 sets the crank angle numbers of ', (T ⁇ -, 23'.
  • the ECU 500 sets ', 0-, ⁇ ',
  • the crank angle in one cycle of engine 7 is recognized in 24 stages based on the crank angle number of 23 ', for example, the crank signal interrupt that occurs first after the compression top dead center (top dead center in the compression process) D21
  • the crank angle number ', 0' is set, in this case, based on the fuel injection or spark ignition control force crank angle number ', CT acquisition timing.
  • ECU 500 corrects the crank angle number based on cam signal interrupt D12.
  • the ECU 500 sets the crank angle number to a predetermined value (in the example shown in FIGS. 12 and 13, the crank angle number is set to “15” when the cam signal interrupt D12 is generated). This is set). In this case, even if the crank angle number is set incorrectly due to the noise described above, the crank angle number is corrected to an accurate value every cycle. As a result, it is possible to prevent a large deviation from occurring between the crank angle recognized by the ECU 500 based on the crank angle number and the actual crank angle.
  • the ECU 500 sets the WT signal number.
  • the WT signal number is maintained in the state of ', 0'.
  • the pulse force S cam signal CA and crank signal CR may be generated due to other factors such as noise.
  • the cam signal Other interrupts are generated in addition to interrupts Dl 1 to D14 and crank signal interrupt D21.
  • interrupts that occur at the rising edge of a pulse are collectively referred to as rising interrupts
  • interrupts that occur at the falling edge of a pulse are collectively referred to as falling interrupts.
  • the rising force interrupts include cam signal interrupts Dl and D13, crank signal interrupts D21, and interrupts generated at the rise of the pulse due to other factors such as noise.
  • Falling interrupts include cam signal interrupts D12 and D14 and interrupts generated at the falling edge of a pulse due to other factors such as noise.
  • ECU 500 increments the WT signal number by 1 when cam signal interrupt D14 occurs. In this case, it is possible to determine whether or not the cam signal interrupt D14 is generated by determining whether or not the WT signal number is added for each cycle of the engine 7.
  • the ECU 500 determines whether or not the VVT signal number has increased from the previous time.
  • the timing of spark ignition by spark plug 280, the fuel injection amount from injector 290, and the fuel injection timing are controlled based on these pieces of information.
  • the control operation of the ignition plug 280 and the injector 290 by the ECU 500 will be described with reference to FIGS.
  • FIG. 14 is a flowchart showing valve timing control processing by the ECU 500.
  • ECU 500 initializes the WT signal number (Fig. 13) and sets the initial value (step Sl). Next, ECU 500 acquires the operating state of engine 7 including cam signal CA, crank signal CR, and throttle opening degree TR (step S2).
  • step S3 the ECU 500 performs a valve timing determination process based on the operating state acquired in step S2 (step S3).
  • the valve timing control device 200 it is determined whether the valve timing control device 200 is in a low rotation state or a high rotation state.
  • step S3 the rotational speed of the engine 7 (hereinafter referred to as the engine rotational speed) is calculated based on the crank signal CR. Details of the valve timing determination processing in step S3 will be described later.
  • step S3 As a result of the valve timing determination process in step S3, if the valve timing control device 200 is in a high rotation state, the ECU 500 calculates the throttle opening TR obtained in step S2 and the engine rotation speed in step S3. Based on the result, the fuel injection amount and fuel injection timing from the injector 290 (FIG. 2) and the spark ignition timing by the spark plug 280 (FIG. 2) are calculated (steps S4 and S5).
  • the fuel injection amount, the fuel injection timing, and the ignition timing are calculated by map calculation using a map set in advance corresponding to the high rotation state.
  • the ECU 500 determines whether or not the calculation result of the engine speed in step S3 is lower than a preset speed RL (step S6).
  • the rotational speed RL is set to a value lower than the second rotational speed R2 (FIG. 6) described above.
  • step S6 If it is determined in step S6 that the engine rotation speed is lower than the rotation speed RL, the reveal timing control device 200 is not functioning normally, and the warning process for the user is not performed. Done (step S7). Warning processing includes warning buzzer or warning lamp.
  • step S3 As a result of the valve timing determination process in step S3, if the valve timing control device 200 is in a low rotation state, the ECU 500 calculates the throttle opening TR obtained in step S2 and the engine rotation speed in step S3. Based on the result, the fuel injection amount and fuel injection timing from the injector 290 (FIG. 2) and the spark ignition timing by the spark plug 280 (FIG. 2) are calculated (steps S4 and S8). Here, for example, the fuel injection amount, fuel injection timing and And the ignition timing is calculated.
  • ECU 500 determines whether or not the engine rotation speed calculation result force in step S3 is higher than a predetermined rotation speed RH set in advance (step S9).
  • the rotational speed RH is set to a value higher than the first rotational speed R1 (FIG. 6) described above.
  • step S6 it is determined whether or not the valve timing control device 200 is functioning normally.
  • step S9 If it is determined in step S9 that the engine rotational speed is higher than the rotational speed RH, the noreb timing control device 200 is not functioning properly, and the warning process for the user is not performed. Is performed (step S7).
  • step S6 or step S9 if the valve timing control device 200 functions normally, the fuel injection amount and fuel that are set in advance so as to reduce the load on the engine 7 are reduced. You may switch to the injection timing and the spark ignition timing.
  • step S6 If it is determined in step S6 that the engine rotational speed is equal to or higher than the rotational speed RL, or if it is determined in step S9 that the engine rotational speed is equal to or lower than the rotational speed RH, the valve It is determined that the timing control device 200 is functioning normally.
  • ECU 500 instructs fuel injection to injector 290 from fuel injection signal FI based on the calculation result of fuel injection amount and fuel injection timing in step S5 or step S8, and spark ignition in step S5 or step S8. Based on the timing calculation result, ignition is commanded to the spark plug 280 by the spark ignition signal SI (step S10).
  • the injector 290 can perform fuel injection with an appropriate amount and timing based on the valve timing of the intake valve 334 and the exhaust valve 344 (FIG. 8). Further, the spark plug 280 can perform spark ignition at an appropriate timing based on the valve timings of the intake valve 334 and the exhaust valve 344. Thereafter, the ECU 500 repeats the processes of steps S2 to S10.
  • FIG. 15 is a flowchart for explaining the details of the valve timing determination process (step S3) of FIG.
  • ECU 500 determines whether or not an interrupt based on cam signal CA has occurred (step S11).
  • step S11 When an interrupt based on the cam signal CA occurs, the ECU 500 performs cam signal processing described later (step S12). After that, the ECU 500 proceeds to the process of step S2 or step S4 in FIG.
  • the ECU 500 receives the crank signal.
  • step S13 It is determined whether or not an interrupt based on CR has occurred.
  • step S13 if an interrupt based on the crank signal CR occurs, ECU5
  • step S14 the ECU 500 performs the crank signal processing described later. Thereafter, the ECU 500 returns to the process of step S2 in FIG.
  • FIG. 16 is a flowchart for explaining details of the cam signal processing (step S12) of FIG.
  • ECU 500 determines whether or not the interrupt generated in step S11 of Fig. 15 is a falling interrupt (step S31).
  • step S11 of Fig. 15 If the interrupt generated in step S11 of Fig. 15 is not a falling interrupt, that is, if it is a rising interrupt, ECU 500 measures the time of occurrence of the rising interrupt (step S32). Thereafter, the ECU 500 returns to the process of step S2 in FIG.
  • step S31 if the interrupt generated in step S11 of Fig. 15 is a falling interrupt, ECU 500 measures the time of occurrence of the falling interrupt (step S31).
  • ECU 500 calculates an interrupt interval between the rising interrupt measured in step S32 and the falling interrupt measured in step S33 (step S34).
  • ECU 500 determines whether or not the interrupt interval measured in step S34 is greater than a predetermined value A1 set in advance (step S35).
  • the predetermined value A1 is set to a value that is greater than or equal to the interrupt interval TD1 of the cam signal interrupts Dll and D12 and smaller than the interrupt interval TD2 of the cam signal interrupts D13 and D14.
  • the ECU 500 determines whether or not the interrupt interval is smaller than a predetermined value A2 set in advance (step S36).
  • the predetermined value A2 is set to a value smaller than the interrupt interval TD1 of the cam signal interrupts Dl l and D12.
  • the ECU 500 processes the rising interrupt generated in step S11 as noise (step S37). That is, ECU 500 returns to the process of step S2 without performing any process.
  • step S36 If it is determined in step S36 that the interrupt interval is equal to or greater than the predetermined value A2, it is determined that the interrupt generated in step S11 is the cam signal interrupt D12. Thereby, the ECU 500 corrects the crank angle number by setting the crank angle number to a predetermined value (step S38).
  • step S39 ECU 500 determines whether or not the WT signal number is the same as the previous time.
  • step S40 the ECU 500 determines that the valve timing control device 200 is in a low rotation state (step S40), and clears the WT signal number to the initial value 0 (step S41). Thereafter, the ECU 500 proceeds to the process of step S4 in FIG.
  • step S42 determines that the valve timing control device 200 is in a high rotation state (step S42), and increments the WT signal number by 1 (step S43). ). Thereafter, the ECU 500 proceeds to the process of step S4 in FIG.
  • FIG. 17 is a flowchart for explaining details of the crank signal processing (step S14) of FIG.
  • ECU 500 increments the current crank angle number by 1 (step S51).
  • step S52 determines whether or not the crank angle number has exceeded 23.
  • step S53 clears the crank angle number to 0.
  • ECU 500 calculates an interrupt interval between the interrupt that occurred in step S13 and the interrupt that occurred last time (step S54). ECU 500 calculates the engine rotation speed based on the calculated interrupt interval (step S55). Thereafter, the ECU 500 returns to the process of step S2 in FIG.
  • the phase correlation between the intake cam 231 and the exhaust cam 241 of the valve timing control device 200 is the phase relationship at the time of high rotation. It is accurately determined by the force 3 ⁇ 4 CU500 whether the force is in the phase relationship at the time of low rotation. Thereby, ECU 500 can accurately determine the valve timings of intake valve 334 and exhaust valve 344.
  • ECU 500 can optimally control the fuel injection amount, the fuel injection timing, and the spark ignition timing based on the valve timings of intake valve 334 and exhaust valve 344.
  • crank angle number is always corrected to an accurate value by detecting the protrusion 219a by the cam sensor 250.
  • ECU 500 can accurately control the fuel injection amount, the fuel injection timing, and the spark ignition timing based on the crank angle number.
  • valve timing control device 200 and the cam sensor 250 are examples of variable valve operating devices
  • the cam driven sprocket 221 is an example of a rotating member
  • the intake camshaft 230 is an example of a cam member.
  • the intake camshaft 230 when the valve timing control device 200 is in the low rotation state is an example of the first state
  • the intake camshaft when the normalizing control device 200 is in the high rotation state 230 state is second
  • the protrusion 213a is an example of a first detected part
  • the weights 213 and 216 are examples of a movable member
  • the cam sensor 250 is an example of a detector
  • the protrusion 219a is a second part. This is an example of the detected part.
  • engine 7 and ECU 500 are examples of an engine system
  • intake valve 334 and exhaust valve 344 are examples of valves
  • ECU 500 is an example of a control unit
  • cam signal CA is an output signal of a detector. This is an example of the detection period
  • the detection width TCI and TC2 are examples of the detection period.
  • the motorcycle 100 is an example of a vehicle
  • the rear wheel 11 is an example of a driving member.
  • cam sensor 250 is arranged in a direction parallel to the axis J of the valve timing control device 200 so as to face one surface of the cam driven sprocket 221 (FIG. 9 to FIG. 9). (Fig. 11) Cam sensor 250 may be placed in other positions!
  • FIG. 18 is a diagram showing another arrangement example of the cam sensor 250. As shown in FIG. 18 (a) is a cross-sectional view showing the arrangement of the valve timing control device 200 and the cam sensor 250. FIG. 18 (b) shows the cam sensor 250 and the valve timing control device 200 of FIG. It is a side view seen from the direction. FIG. 18 shows a valve timing control device 200 in a high rotation state.
  • the weight 213 of the valve timing control device 200 is provided with a protrusion 213e.
  • the protrusion 213e is parallel to one surface of the cam driven sprocket 221.
  • the protruding portion 211D of the support member 211 is formed with a protruding portion 21la.
  • the protrusion 21 la is parallel to one surface of the cam driven sprocket 221. [0238] Note that, in the circumferential direction around the axis J, the protrusion 213e has a length approximately three times that of the protrusion 21la.
  • ECU 500 Based on these pulses generated in cam signal CA, ECU 500 performs the control operation shown in FIGS.
  • the cam sensor 250 can be arranged at an arbitrary position. As a result, the design freedom of the cylinder head 7S of the engine 7 is increased.
  • any portion such as the weights 213, 216 or the screw 219 may be directly detected by the cam sensor 250 without providing the protrusions 213a, 219a, 213e, 21la.
  • the arrangement or shape of the weights 213 and 216 or the screws 219 and the like are appropriately set so that the cam sensor 250 can detect them.
  • valve timing control device 200 that switches the valve timing of the intake valve 334 and the exhaust valve 344 in accordance with the change in centrifugal force accompanying the rotation of the engine 7 as a variable valve operating device 200.
  • the present invention is not limited to this, and can also be applied to a variable valve gear that switches the lift amount of the intake valve 334 or the exhaust valve 344 by a change in centrifugal force accompanying the rotation of the engine 7. is there.
  • the valve timing control device 200 in which the weights 213 and 216 are rotated as a variable valve operating device by the change in centrifugal force accompanying the rotation of the engine 7 has been described.
  • the present invention is not limited to this, and can also be applied to a variable valve apparatus in which a weight moves in a linear direction due to a change in centrifugal force accompanying the rotation of the engine 7.
  • the force is set so that the width of the protrusion 213a of the weight 213 is different from the width of the protrusion 219a of the screw 219.
  • the width of the protrusion 213a of the weight 213 and the screw The width of the two 19 protrusions 219a may be set equal.
  • ECU 500 determines whether the number of pulses generated in cam signal CA is two forces that are one in one cycle of engine 7. If the number of pulses generated in the force signal CA in one cycle of the engine 7 is one, the valve timing control device 200 is determined to be in a low rotation state, and the number of pulses generated in one cycle of the engine 7 is determined. When the number is two, it is determined that the noble timing controller 200 is in a high rotation state.
  • the ECU 500 after determining whether the valve timing control device 200 is in the low rotation state or the high rotation state, the ECU 500 causes the throttle valve sensor 270 to Based on the detected throttle opening TR and the engine speed, the fuel injection amount, fuel injection timing, and spark ignition timing are calculated (Fig. 14). It may be calculated based on conditions. For example, the ECU 500 determines whether the fuel injection amount, the fuel injection timing, and the fuel injection amount are based on one or more conditions of throttle opening TR, engine speed, oil temperature, water temperature, engine temperature, or fuel type. The spark ignition timing may be calculated.
  • the present invention can be used for various vehicles and ships equipped with engines such as motorcycles and four-wheeled automobiles.

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Abstract

 バルブタイミング制御装置のカム用ドリブンスプロケットの一面側に対向する位置にカムセンサが設けられる。バルブタイミング制御装置が高回転状態である場合、ウェイトが回転に伴う遠心力により回動する。それにより、ウェイトの突起部がカムセンサにより検出可能な状態となる。この場合、バルブタイミング制御装置が1回転する毎に、ウェイトの突起部がカムセンサの検出可能位置を通過し、カムセンサからECUに送られるカム信号にパルスが発生する。

Description

明 細 書
可変動弁装置ならびにそれを備えるエンジンシステムおよび乗り物 技術分野
[0001] 本発明は、可変動弁装置ならびにそれを備えるエンジンシステムおよび乗り物に関 する。
背景技術
[0002] 従来より、燃費の向上、排気ガス中の有害物質の低減および特定の回転域での高 出力化を目的として吸気バルブまたは排気バルブの開閉タイミングを制御する種々 の可変バルブタイミング機構(WT; Variable Valve Timing)が開発されている。
[0003] 可変ノ レブタイミング機構には、例えば油圧シリンダまたは電気モータ等のァクチ ユエータを用いたものがある。しかしながら、これらのァクチユエータは高価である。ま た、このようなァクチユエータを用いると、可変バルブタイミング機構が大型化する。
[0004] 一般に、自動二輪車におけるエンジンの占有スペースは四輪の自動車等に比べて 小さい。また、自動二輪車の低コスト化も求められている。これにより、自動二輪車で は、より安価でかつ小型化された可変バルブタイミング機構が要求されている。した がって、上記のようなァクチユエータを用いた可変バルブタイミング機構を自動二輪 車に用いることは困難であった。
[0005] そこで、小型化が可能な可変バルブタイミング機構として、回転位相発生装置が提 案されて!ヽる (特許文献 1参照)。
[0006] この回転位相発生装置においては、エンジンの回転に伴って 2つの中間部材を備 える入力部材が回転される。 2つの中間部材のウェイト部に働く遠心力が 2つの中間 部材を連結するコイルスプリングの付勢力よりも大きくなると、入力部材とカムシャフト に連結された出力部材との回転位相が変化してバルブタイミングが変化する。
[0007] このような回転位相発生装置は、機械的な構造によりバルブタイミングが制御される ので、低コストィ匕が実現されるとともに、小型化が可能となる。
特許文献 1:特開平 9— 324614号公報
発明の開示 発明が解決しょうとする課題
[0008] 上記の可変バルブタイミング機構では、 ECU (Electronic Control Unit;電子制御 ユニット)がバルブタイミングの切替を行うのではなぐエンジンの回転に伴う遠心力 により所定の回転速度で機械的にバルブタイミングが切り替わる。 ECUは、エンジン の回転速度に基づいてバルブタイミングを判定し、燃料噴射量、燃料噴射時期およ び火花点火時期を制御する。し力しながら、実際には、バルブタイミングが切り替わる エンジンの回転速度にはばらつきが生じる。
[0009] この場合、 ECUは運転時における実際のノ レブタイミングを正確に判定することが できない。それにより、 ECUによる燃料噴射量、燃料噴射時期および火花点火時期 の制御が実際のバルブタイミングに対して不適正となる場合がある。その結果、排ガ ス中の有害物質が増加する等の課題が生じる。
[0010] 本発明の目的は、機械的な構造でカム部材の状態を切り替えることによりバルブタ イミングの切替を行いつつ、カム部材の状態の切り替わりを正確に判定することがで きる可変動弁装置ならびにそれを備えるエンジンシステムおよび乗り物を提供するこ とである。
課題を解決するための手段
[0011] (1)本発明の一局面に従う可変動弁装置は、エンジンの回転速度に応じてバルブ の開閉を制御する可変動弁装置であって、エンジンの回転に連動して回転可能に設 けられた回転部材と、バルブに当接するように設けられ、回転部材に対して第 1の位 置関係を有する第 1の状態と第 2の位置関係を有する第 2の状態とに移行可能な力 ム部材と、第 1の被検出部を有し、回転部材の回転に伴う遠心力で移動することによ りカム部材を第 1の状態力 第 2の状態に移行させる可動部材と、可動部材が第 1の 状態に対応する第 1の位置または第 2の状態に対応する第 2の位置にあるときに回転 部材の回転に伴って回転する第 1の被検出部を検出可能に配置された検出器とを 備えたものである。
[0012] その可変動弁装置においては、エンジンの回転に連動して回転部材が回転し、回 転部材の回転とともにカム部材が回転する。それにより、カム部材に当接するバルブ が開閉する。 [0013] カム部材は、回転部材に対して第 1の位置関係を有する第 1の状態と第 2の位置関 係を有する第 2の状態とに移行可能である。それにより、カム部材により駆動されるバ ルブの開閉タイミングが切り替えられる。
[0014] エンジンの回転速度が高くなると、回転部材の回転に伴う遠心力により可動部材が 第 1の位置力も第 2の位置に移動する。それにより、カム部材が第 1の状態から第 2の 状態に移行する。
[0015] また、可動部材が第 1の位置または第 2の位置で回転部材の回転に伴って回転す ることにより、可動部材の第 1の被検出部が検出器により検出可能となる。
[0016] この場合、可動部材が第 1の位置および第 2の位置のいずれか一方にある場合に 第 1の被検出部が検出器により検出される。それにより、検出器により第 1の被検出 部が検出された力否かにより、可動部材が第 1の位置および第 2の位置のいずれに あるかを判定することができ、カム部材が第 1の状態および第 2の状態のいずれにあ るかを判定することができる。したがって、カム部材によるバルブの開閉タイミングを正 確に判定することができる。
[0017] (2)可変動弁装置は、回転部材とともに回転する第 2の被検出部をさらに備え、第 2 の被検出部は、回転部材の回転に伴って回転することにより検出器により検出される 位置に設けられてもよい。
[0018] この場合、第 2の被検出部は、カム部材が第 1の状態および第 2の状態のいずれの 状態にある場合においても、回転部材の回転に伴って回転することにより検出器によ り検出可能となる。検出器による第 2の被検出部の検出の周期は、回転部材の回転 の周期に対応するため、回転部材の回転の周期に基づくエンジンの動作の制御が 可能となる。
[0019] また、第 1の被検出部の検出および第 2の被検出部の検出を共通の検出器により 行うことができる。それにより、複数の検出器を別個に設ける必要がないので、可変 動弁装置の小型化が実現されるとともに、生産コストの増大を抑制することができる。
[0020] (3)検出器は、第 1の被検出部および第 2の被検出部を回転部材の回転軸に平行 な方向から検出可能な位置に配置されてもょ 、。
[0021] この場合、回転部材の回転軸に平行な方向から共通の検出器により第 1の被検出 部および第 2の被検出部が検出される。それにより、可変動弁装置の小型化が実現 されるとともに、回転部材の回転軸に垂直な方向の設計自由度が向上される。
[0022] (4)検出器は、第 1の被検出部および第 2の被検出部を回転部材の回転軸に垂直 な方向から検出可能な位置に配置されてもょ 、。
[0023] この場合、回転部材の回転軸に垂直な方向から共通の検出器により第 1の被検出 部および第 2の被検出部が検出される。それにより、可変動弁装置の小型化が実現 されるとともに、回転部材の回転軸に平行な方向の設計自由度が向上される。
[0024] (5)第 1の被検出部の回転方向の長さと第 2の被検出部の回転方向の長さとが異 なってもよい。
[0025] この場合、検出器による第 1の被検出部の検出期間と検出器による第 2の被検出部 の検出期間とが異なる。したがって、検出器が対象物を検出している期間の相違に 基づいて、第 1の被検出部と第 2の被検出部とを容易に識別することができる。
[0026] (6)本発明の他の局面に従うエンジンシステムは、バルブを有するエンジンと、ェン ジンの回転速度に応じてバルブの開閉を制御する可変動弁装置と、エンジンを制御 する制御部とを備え、可変動弁装置は、エンジンの回転に連動して回転可能に設け られた回転部材と、バルブに当接するように設けられ、回転部材に対して第 1の位置 関係を有する第 1の状態と第 2の位置関係を有する第 2の状態とに移行可能なカム 部材と、第 1の被検出部を有し、回転部材の回転に伴う遠心力で移動することにより カム部材を第 1の状態力 第 2の状態に移行させる可動部材と、可動部材が第 1の状 態に対応する第 1の位置または第 2の状態に対応する第 2の位置にあるときに回転部 材の回転に伴って回転する第 1の被検出部を検出可能に配置された検出器とを含 み、制御部は、検出器の出力信号に基づいてカム部材が第 1の状態および第 2の状 態の 、ずれにあるかを判定し、判定結果に基づ!/、てエンジンの動作を制御するもの である。
[0027] そのエンジンシステムにおいては、可変動弁装置によりエンジンのバルブが駆動さ れる。
[0028] 可変動弁装置においては、エンジンの回転に連動して回転部材が回転し、回転部 材の回転とともにカム部材が回転する。それにより、カム部材に当接するバルブが開 閉する。
[0029] カム部材は、回転部材に対して第 1の位置関係を有する第 1の状態と第 2の位置関 係を有する第 2の状態とに移行可能である。それにより、カム部材により駆動されるバ ルブの開閉タイミングが切り替えられる。
[0030] エンジンの回転速度が高くなると、回転部材の回転に伴う遠心力により可動部材が 第 1の位置力も第 2の位置に移動する。それにより、カム部材が第 1の状態から第 2の 状態に移行する。
[0031] また、可動部材が第 1の位置または第 2の位置で回転部材の回転に伴って回転す ることにより、可動部材の第 1の被検出部が検出器により検出可能となる。
[0032] 検出器は第 1の被検出部の検出結果を出力信号として制御部に与える。制御部は 、検出器の出力信号に基づいてカム部材が第 1の状態および第 2の状態のいずれに あるかを判定する。その判定結果に基づいて、制御部はエンジンの動作を制御する
[0033] この場合、制御部は、検出器の出力信号に基づいてカム部材が第 1の状態および 第 2の状態のいずれにあるかを判定することにより、カム部材によるノ レブの開閉タイ ミングを正確に判定することができる。したがって、制御部は、エンジンの動作をバル ブの開閉タイミングに応じて最適となるように制御することができる。
[0034] (7)可変動弁装置は、回転部材とともに回転する第 2の被検出部をさらに備え、第 2 の被検出部は、回転部材の回転に伴って回転することにより検出器により検出される 位置に設けられてもよい。
[0035] この場合、第 2の被検出部は、カム部材が第 1の状態および第 2の状態のいずれの 状態にある場合においても、回転部材の回転に伴って回転することにより検出器によ り検出可能となる。検出器による第 2の被検出部の検出の周期は、回転部材の回転 の周期に対応するため、制御部は、回転部材の回転の周期に基づくエンジンの制御 が可能となる。
[0036] また、第 1の被検出部の検出および第 2の被検出部の検出を共通の検出器により 行うことができる。それにより、複数の検出器を別個に設ける必要がないので、可変 動弁装置の小型化が実現されるとともに、生産コストの増大を抑制することができる。 その結果、エンジンの小型化および低コストィ匕が可能となる。
[0037] (8)第 1の被検出部の回転方向の長さと第 2の被検出部の回転方向の長さとが異 なってもよい。
[0038] この場合、検出器による第 1の被検出部の検出期間と検出器による第 2の被検出部 の検出期間とが異なる。したがって、検出器が対象物を検出している期間の相違に 基づいて、第 1の被検出部と第 2の被検出部とを容易に識別することができる。
[0039] (9)制御部は、検出器による第 1または第 2の被検出部の検出期間に基づいて第 1 の被検出部を検出したカゝ否かを判定してもよい。
[0040] この場合、第 1の被検出部の回転方向の長さと第 2の被検出部の回転方向の長さと が異なることにより、検出器による第 1の被検出部の検出期間と第 2の被検出部の検 出期間とが異なる。それにより、制御部は、検出器による第 1の被検出部の検出と第 2 の被検出部の検出とを容易に識別することができる。
[0041] (10)制御部は、回転部材の 1回転期間における検出器による検出回数に基づい て第 1の被検出部を検出したカゝ否かを判定してもよい。
[0042] この場合、第 2の被検出部は回転部材の 1回転ごとに検出される。一方、第 1の被 検出部は可動部材が第 1の位置および第 2の位置のいずれか一方にある場合に検 出される。
[0043] したがって、制御部は回転部材の 1回転期間における検出器による検出回数に基 づいて第 1の被検出部を検出した力否かを判定することができる。それにより、制御 部はカム部材が第 1の状態および第 2の状態のいずれにあるかを判定することができ る。
[0044] (11)制御部は、検出器の出力信号に基づいてカム部材が第 1の状態および第 2の 状態の 、ずれにあるかを判定し、判定結果に基づ 、てエンジンにおける燃料噴射量 、燃料噴射時期および火花点火時期の少なくとも 1つを制御してもよ 、。
[0045] この場合、制御部は、カム部材によるバルブの開閉タイミングを正確に判定すること ができる。それにより、制御部は、燃料噴射量、燃料噴射時期または火花点火時期を バルブの開閉タイミングに応じて最適となるように制御することができる。その結果、 排ガス中の有害物質を低減することができる。 [0046] (12)本発明のさらに他の局面に従う乗り物は、エンジンシステムと、エンジンシステ ムにより発生される動力により駆動される駆動部材とを備え、エンジンシステムは、バ ルブを有するエンジンと、エンジンの回転速度に応じてバルブの開閉を制御する可 変動弁装置と、エンジンを制御する制御部とを備え、可変動弁装置は、エンジンの回 転に連動して回転可能に設けられた回転部材と、バルブに当接するように設けられ、 回転部材に対して第 1の位置関係を有する第 1の状態と第 2の位置関係を有する第 2 の状態とに移行可能なカム部材と、第 1の被検出部を有し、回転部材の回転に伴う 遠心力で移動することによりカム部材を第 1の状態力 第 2の状態に移行させる可動 部材と、可動部材が第 1の状態に対応する第 1の位置または第 2の状態に対応する 第 2の位置にあるときに回転部材の回転に伴って回転する第 1の被検出部を検出可 能に配置された検出器とを含み、制御部は、検出器の出力信号に基づいてカム部材 が第 1の状態および第 2の状態のいずれにあるかを判定し、判定結果に基づいてェ ンジンの動作を制御するものである。
[0047] その乗り物においては、エンジンシステムにより発生される動力により駆動部材が駆 動される。
[0048] この場合、エンジンシステムにおいては、制御部が検出器の出力信号に基づいて カム部材が第 1の状態および第 2の状態のいずれにあるかを判定する。それにより、 カム部材によるバルブの開閉タイミングを正確に判定することができる。
[0049] したがって、制御部は、エンジンの動作をバルブの開閉タイミングに応じて最適とな るように制御することができる
発明の効果
[0050] 本発明によれば、可動部材が第 1の位置および第 2の位置のいずれか一方にある 場合に第 1の被検出部が検出器により検出される。それにより、可動部材が第 1の位 置および第 2の位置のいずれにあるかを判定することができ、カム部材が第 1の状態 および第 2の状態のいずれにあるかを判定することができる。したがって、カム部材に よるバルブの開閉タイミングを正確に判定することができる。
図面の簡単な説明
[0051] [図 1]図 1は本発明の一実施の形態に係る自動二輪車の模式図である。 圆 2]図 2は本発明の一実施の形態に係る可変動弁装置の概要を説明するための模 式図である。
[図 3]図 3はバルブタイミング制御装置の構造を説明するための組立て斜視図である
[図 4]図 4はバルブタイミング制御装置の動作を説明するための切り欠き斜視図であ る。
[図 5]図 5はバルブタイミング制御装置の動作を説明するための切り欠き斜視図であ る。
圆 6]図 6はバルブタイミング制御装置の高回転状態と低回転状態との切り替わりを 説明するための図である。
[図 7]図 7はシリンダヘッドの詳細な断面図である。
[図 8]図 8はバルブタイミング制御装置による吸気ノ レブおよび排気バルブのリフト量 を示す図である。
[図 9]図 9はシリンダヘッド内を詳細に示す断面図である。
[図 10]図 10は低回転状態のノ レブタイミング制御装置およびカムセンサを示す断面 図である。
[図 11]図 11は高回転状態のバルブタイミング制御装置およびカムセンサを示す断面 図である。
[図 12]図 12はカム信号およびクランク信号に基づいて行われる ECUの処理の一例 を説明するためのタイミングチャートである。
[図 13]図 13はカム信号およびクランク信号に基づいて行われる ECUの処理の一例 を説明するためのタイミングチャートである。
[図 14]図 14は ECUによるバルブタイミング制御処理を示すフローチャートである。
[図 15]図 15は ECUによるバルブタイミング制御処理を示すフローチャートである。
[図 16]図 16は ECUによるバルブタイミング制御処理を示すフローチャートである。
[図 17]図 17は ECUによるバルブタイミング制御処理を示すフローチャートである。
[図 18]図 18はカムセンサの他の配置例を示す図である。
発明を実施するための最良の形態 [0052] 以下、本発明の一実施の形態に係る可変動弁装置ならびにそれを備えるエンジン システムおよび乗り物について説明する。なお、本実施の形態においては、乗り物と して小型の自動二輪車にっ 、て説明する。
[0053] (1)車両の構成
図 1は、本発明の一実施の形態に係る自動二輪車の模式図である。
[0054] この自動二輪車 100においては、本体フレーム 6の前端にヘッドパイプ 3が設けら れて 、る。ヘッドパイプ 3にフロントフォーク 2が左右方向に揺動可能に設けられて ヽ る。フロントフォーク 2の下端に前輪 1が回転可能に支持されている。ヘッドパイプ 3の 上端にはハンドル 4が取り付けられている。
[0055] 本体フレーム 6の中央部にはエンジン 7が保持されている。エンジン 7の上部には燃 料タンク 8が設けられ、燃料タンク 8の後方にはシート 9が設けられて 、る。
[0056] エンジン 7の後方に延びるように、本体フレーム 6にリアアーム 10が接続されている
。リアアーム 10は、後輪 11および後輪ドリブンスプロケット 12を回転可能に保持する
。エンジン 7に接続された排気管 13の後端にマフラー 14が取り付けられて 、る。
[0057] エンジン 7のドライブシャフト 26に後輪ドライブスプロケット 15が取り付けられている
。後輪ドライブスプロケット 15は、チェーン 16を介して後輪 11の後輪ドリブンスプロケ ット 12に連結されている。
[0058] エンジン 7は可変動弁装置を備える。以下、本実施の形態に係る可変動弁装置に ついて説明する。
[0059] (2)可変動弁装置の概要
図 2は、本発明の一実施の形態に係る可変動弁装置の概要を説明するための模式 図である。
[0060] 図 2に示すように、可変動弁装置 50は、バルブタイミング制御装置 200、および力 ムセンサ 250を備える。バルブタイミング制御装置 200はシリンダヘッド 7Sに設けら れ、カム用ドリブンスプロケット 221、吸気カム 231および排気カム 241を備える。
[0061] ピストン 21がシリンダ 20内で往復動作することによりクランクシャフト 23が回転し、ク ランクシャフト 23に設けられたカム用ドライブスプロケット 24が回転する。
[0062] カム用ドライブスプロケット 24の回転力は、チェーン 25を介してバルブタイミング制 御装置 200のカム用ドリブンスプロケット 221に伝達される。これにより、バルブタイミ ング制御装置 200が回転する。
[0063] ノ レブタイミング制御装置 200においては、エンジン 7の回転速度および回転速度 の変化(回転速度の上昇および下降)に応じて吸気カム 231および排気カム 241の 位相関係が変化する。それにより、バルブタイミングが変化する。
[0064] クランクシャフト 23の近傍には、クランクセンサ 260が設けられている。クランクセン サ 260は、クランクシャフト 23の回転に関する情報をクランク信号 CRとして ECU (Ele ctronic Control Unit ;電子制御ユニット) 500に与える。クランクセンサ 260およびクラ ンク信号 CRの詳細については後述する。
[0065] シリンダヘッド 7S内において、バルブタイミング制御装置 200の近傍にはカムセン サ 250が設けられる。カムセンサ 250は、バルブタイミング制御装置 200の動作に関 する情報をカム信号 CAとして ECU500に与える。カムセンサ 250およびカム信号 C
Aの詳細については後述する。
[0066] また、スロットルバルブセンサ 270により、エンジン 7内に設けられたスロットルバル ブ(図示せず)の開度(以下、スロットル開度 TRと呼ぶ)が検出される。スロットルバル ブセンサ 270により検出されたスロットル開度 TRは ECU500に与えられる。
[0067] また、 ECU500からシリンダヘッド 7Sの上部に設けられた点火プラグ 280に火花点 火信号 SIが与えられ、エンジン 7内に設けられたインジェクタ 290に燃料噴射信号 FI が与えられる。それにより、点火プラグ 280による火花点火時期ならびにインジェクタ
290からの燃料噴射量および燃料噴射時期が制御される。
[0068] (3)バルブタイミング制御装置の構成
次に、図 2に示したバルブタイミング制御装置 200の構成の詳細について説明する
。図 3は、バルブタイミング制御装置 200の構造を説明するための組立て斜視図であ る。図 3においては、矢印 X, Υ, Zで示すように、互いに直交する 3方向を X方向、 Y 方向および Z方向と定義する。
[0069] バルブタイミング制御装置 200は、大きく分けてカム用ドリブンスプロケット部 220、 吸気カムシャフト 230および排気カムシャフト 240から構成されている。
[0070] カム用ドリブンスプロケット部 220は、 XZ平面に平行なカム用ドリブンスプロケット 22 1を有する。カム用ドリブンスプロケット 221の中心には貫通孔 220aが形成されてい る。カム用ドリブンスプロケット 221の一面には、板状の支持部材 211, 212が所定の 間隔をおいてそれぞれ 2つのねじ 219により取り付けられている。なお、支持部材 21 1に取り付けられた一方のねじ 219の頭部には、 Y方向に延びる突起部 219aが設け られている。突起部 219aの詳細については後述する。
[0071] 支持部材 211は Y方向に延びる突起片 211B, 211Dを上下に有し、支持部材 21 2は Y方向に延びる突起片 212B, 212Dを上下に有する。突起片 211Bおよび突起 片 211Dの間には、 Y方向に延びるばね保持片 211Cが形成され、突起片 212Bお よび突起片 212Dの間には、 Y方向に延びるばね保持片 212Cが形成されている。 突起片 211B, 211D, 212B, 212Dおよび ί ね保持片 211C, 212Cに ίまそれぞれ 貫通孔が形成されている。
[0072] 突起片 211Bおよび突起片 212Bの間には略直方体状のウェイト 213が配置される 。ウェイト 213は、突起片 211Bおよび突起片 212Bの貫通孔に挿入された回転軸 21 5により回動可能に保持されている。ウェイト 213の上面の端部力も斜め下方に延び るように 2つのフック部 213fが形成されている。フック部 213fの先端は半円筒形状に 形成されている。また、ウェイト 213の上面には、略直方体状の突起部 213aが Y方向 に傾斜して X方向に沿って形成されている。なお、突起部 213aの詳細は後述する。
[0073] 突起片 211Dおよび突起片 212Dの間には略直方体状ウェイト 216が配置される。
ウェイト 216は、突起片 211Dおよび突起片 212Dの貫通孔に挿入された回転軸 21 8により回動可能に保持されている。ウェイト 216はウェイト 213とほぼ同様の形状を 有し、フック部 213fに相当するフック部 216fを有する。ただし、ウェイト 216には、突 起部 213aに相当する部位は形成されていない。ゥヱイト 213およびゥヱイト 216は、 X方向に平行な軸を基準として互 、に対称となるように配置されて 、る。
[0074] ウェイト 213の下方には、カム用ドリブンスプロケット 221を貫通するように高速ロック ピン 214が配置されている。ロックピン 214は、ウェイト 213に形成されたフック部 213 fにより保持されている。ウェイト 216の上方には、同様に低速ロックピン 217が配置さ れている。低速ロックピン 217はウェイト 216に形成されたフック部 216fにより保持さ れている。 [0075] なお、高速ロックピン 214および低速ロックピン 217は、カム用ドリブンスプロケット 2 21に対して Y方向に摺動可能である。図 3に示す状態では、カム用ドリブンスプロケ ット部 220の他面側において低速ロックピン 217の先端が高速ロックピン 214の先端 よりも Y方向に突出している。
[0076] ばね S1の一端はウェイト 213の突出部(図示せず)の貫通孔に係止され、他端はば ね保持片 211Cの貫通孔に係止されている。また、ばね S2の一端はウェイト 216の 突出部(図示せず)の貫通孔に係止され、他端はばね保持片 212Cの貫通孔に係止 されている。
[0077] カム用ドリブンスプロケット 221の一面において、カム用ドリブンスプロケット 221とゥ エイト 216との間の部分には突起部 220T (後述の図 5参照)が形成されている。
[0078] カム用ドリブンスプロケット 221の他面側から Y方向に延びるように、 2つの固定ピン 230A, 230B力設けられている。固定ピン 230A, 230Bは、それぞれ貫通孑し 220a の両側においてカム用ドリブンスプロケット 221に接続されている。
[0079] カム用ドリブンスプロケット 221の他面側には、吸気カムシャフト 230および排気カム シャフト 240が、ともにその軸心 Jが Y方向と平行になるように配置されている。
[0080] 吸気カムシャフト 230は吸気カム 231、段差部 232および回動シャフト 233から形 成されている。
[0081] 吸気カムシャフト 230は、一端側に円筒状の回動シャフト 233を有し、中央部に回 動シャフト 233の径よりもやや大きい径を有する段差部 232を有し、他端側に吸気力 ム 231を有する。
[0082] 回動シャフト 233の端面中央から吸気カム 231の端面中央まで Y方向に延びる回 動貫通孔 230Hが形成されている。すなわち、 Y方向における吸気カムシャフト 230 の一端力も他端にかけて回動貫通孔 230Hが形成されている。
[0083] 回動シャフト 233の端面には、軸心 Jを中心とする円上に高速ピン導入孔 233c、低 速ピン導入孔 233dおよび 2つのピン遊動溝 233a, 233bが形成されて!、る。
[0084] 高速ピン導入孔 233cおよび低速ピン導入孔 233dは、互いに回動貫通孔 230Hを 介してほぼ対向するように形成されている。すなわち、高速ロックピン 214と低速ロッ クピン 217とは、軸心 Jを中心として互いに 180° の角度をなす位置に配置されてい る。それに対して、高速ピン導入孔 233cおよび低速ピン導入孔 233dは、軸心 Jを中 心として互いに 180° の角度をなす位置力も周方向に所定の角度ずれている。
[0085] ピン遊動溝 233a, 233bは、軸心 Jを中心とした円周方向に沿って延び、かつ互い に回動貫通孔 230Hを介して対向するように形成されて!、る。
[0086] 排気カムシャフト 240は、一端側に Y方向に延びるカム固定軸 243を有し、中央部 に段差部 242および排気カム 241を有し、他端側に Y方向に延びる突出軸 244を有 する。カム固定軸 243の端部にはスプロケット用ねじ孔 240Hが形成されている。
[0087] カム用ドリブンスプロケット部 220と、吸気カムシャフト 230と、排気カムシャフト 240 との組立て時においては、カム用ドリブンスプロケット 221の他面側に吸気カムシャフ ト 230および排気カムシャフト 240が取り付けられる。
[0088] すなわち、排気カムシャフト 240のカム固定軸 243が吸気カムシャフト 230の回動 貫通孔 230Hに挿入される。これにより、排気カムシャフト 240は吸気カムシャフト 23 0を回転可能に保持する。さらに、排気カムシャフト 240のカム固定軸 243の一端が カム用ドリブンスプロケット 221の他面側から貫通孔 220aに挿入される。
[0089] この状態で、カム用ドリブンスプロケット 221の一面側からカム固定軸 243のスプロ ケット用ねじ孔 240Hにスプロケット用ねじ 250が挿入される。これにより、カム用ドリ ブンスプロケット 221に排気カムシャフト 240が固定される。
[0090] なお、排気カムシャフト 240の排気カム 241、段差部 242、カム固定軸 243および 突出軸 244は一体的に形成されてもよぐある!/ヽはそれぞれ個別に形成されて!ヽても よい。また、吸気カムシャフト 230の吸気カム 231、段差部 232および回動シャフト 23 3は一体的に形成されてもよぐある!/、はそれぞれ個別に形成されて!、てもよ!/、。
[0091] (4)バルブタイミング制御装置の動作
図 4および図 5は、ノ レブタイミング制御装置 200の動作を説明するための切り欠き 斜視図である。図 4および図 5においては、バルブタイミング制御装置 200のうち、力 ム用ドリブンスプロケット部 220および吸気カムシャフト 230の一部が切り欠かれた状 態で示されている。
[0092] また、図 4および図 5においては、矢印 Zで示す方向を Z方向と定義する。なお、 Z 方向において矢印が向力う方向を +方向、その反対の方向を一方向とする。さらに、 図中の一点鎖線はバルブタイミング制御装置 200の軸心 Jを示す。
[0093] 図 4には、バルブタイミング制御装置 200の組立て完了時の状態が示されている。
図 5には、エンジン 7の高回転時 (エンジン 7の回転速度が高い状態)におけるノ レブ タイミング制御装置 200の状態が示されて 、る。
[0094] 図 4においては、カム用ドリブンスプロケット部 220が中央力 Z方向に沿って切り欠 かれている。固定ピン 230Bは、図 3に示したように、実際には、カム用ドリブンスプロ ケット 221に接続されている。
[0095] 図 4に示すように、バルブタイミング制御装置 200の組立て完了時においては、ゥェ イト 213がばね S1により— Z方向に付勢されている。ここで、ウェイト 213はカム用ドリ ブンスプロケット 221の貫通孔 220bに挿入された高速ロックピン 214を保持する。そ れにより、回動軸 215を中心とするウェイト 213の回転動作が制限される。
[0096] 一方、ウェイト 216は図示しないばね S2 (図 3参照)により +Z方向に付勢されてい る。ここで、ゥヱイト 216はカム用ドリブンスプロケット 221の貫通孔 220cに挿入された 低速ロックピン 217を保持する。それにより、回動軸 218を中心とするウェイト 216の 回転動作が制限される。
[0097] また、図 4においては、カム用ドリブンスプロケット 221に挿入された高速ロックピン 2
14の一端が吸気カムシャフト 230の軸心 Jに垂直な接触面 230Mにほぼ当接してい る。
[0098] 一方、低速ロックピン 217は吸気カムシャフト 230の低速ピン導入孔 233dに挿入さ れている。低速ピン導入孔 233dに挿入された低速ロックピン 217の一端が低速ピン 導入孔 233dの底面にほぼ当接している。
[0099] 上述のように、ピン遊動溝 233bは軸心 Jを中心とする円周方向に沿って延びている 。ここで、ピン遊動溝 233bの円周方向における一端を低速溝端部 LPと呼び、ピン遊 動溝 233bの円周方向における他端を高速溝端部 HPと呼ぶ。
[0100] 図 4においては、ピン遊動溝 233bに挿入された固定ピン 230Bが低速溝端部 LP に位置する。固定ピン 230Bはカム用ドリブンスプロケット 221に固定されているので 、吸気カムシャフト 230はカム用ドリブンスプロケット 221および排気カムシャフト 240 に対する矢印 Mlの方向への回転が制限されている。 [0101] ただし、図 4の状態では、低速ロックピン 217が低速ピン導入孔 233dに挿入されて いるので、吸気カムシャフト 230はカム用ドリブンスプロケット 221および排気カムシャ フト 240に対して矢印 Mlおよび矢印 M2の方向のいずれにも回転することができな い。
[0102] 図 4を参照して、低回転時 (エンジン 7の回転速度が低い状態)におけるノ レブタイ ミング制御装置 200の状態を説明する。バルブタイミング制御装置 200の低回転時 においては、ウェイト 213, 216に弱い遠心力が働く。それにより、太矢印 M3で示す ようにウェイト 213を回動軸 215を中心として回転させようとする力が発生する。また、 太矢印 M4で示すようにウェイト 216を回動軸 218を中心として回転させようとする力 が発生する。
[0103] ここで、ウェイト 216が太矢印 M4の方向へ回転すると、ウェイト 216が保持する低速 ロックピン 217を吸気カムシャフト 230の低速ピン導入孔 233dから弓 |き抜こうとする力 が発生する(矢印 M6参照)。
[0104] ここで、低回転時においては、図示しないばね S2 (図 3参照)がウェイト 216を +Z 方向に付勢するので、ばね S2の弾性力と太矢印 M4の方向に働く力とが釣り合う。そ の結果、低速ロックピン 217が低速ピン導入孔 233dから完全に抜け出すことはない
[0105] 一方、ゥ イト 213に太矢印 M3の方向への力が発生すると、ゥ イト 213が保持す る高速ロックピン 214を吸気カムシャフト 230に近づける方向の力が発生する(矢印 M5参照)。し力しながら、高速ロックピン 214の一端は接触面 230Mに当接している ので、高速ロックピン 214は軸心 Jの方向に動作しない。それにより、ウェイト 213も回 転しない。
[0106] エンジン 7の回転速度が低い値から高い値へと上昇すると、ウェイト 213, 216によ り大きな遠心力が働く。
[0107] そのため、ウェイト 216に発生する太矢印 M4の方向の力力 図 4のばね S2の弾性 力よりも大きくなり、低速ロックピン 217を低速ピン導入孔 233dから引き抜こうとする 矢印 M6の方向の力も大きくなる。
[0108] それにより、エンジン 7の回転速度が後述する第 1の回転速度になるとともに、図 5 に示すように、低速ロックピン 217が低速ピン導入孔 233dから Iき抜かれる。
[0109] したがって、吸気カムシャフト 230が矢印 M2の方向に回転可能となる。ここで、吸 気カムシャフト 230には、後述する吸気ロッカーアームからの反力が加わっている。そ れにより、吸気カムシャフト 230を矢印 M2方向に回転させる力が発生する。詳細は 後述する。
[0110] そのため、吸気カムシャフト 230がカム用ドリブンスプロケット部 220に対しての矢印 M2の方向に回転する。それにより、高速ピン導入孔 233cの位置と高速ロックピン 21 4の一端部の位置とがー致する。高速ロックピン 214には矢印 M5の方向にウェイト 2 13の遠心力による力が発生しているため、高速ロックピン 214の一端が高速ピン導 入孔 233cに挿入される。このとき、ピン遊動溝 233bに挿入された固定ピン 230Bが 高速溝端部 HPに位置する。
[0111] これにより、吸気カムシャフト 230は矢印 Mlおよび矢印 M2の方向のいずれにも回 転することができない。したがって、エンジン 7の高回転時には、吸気カム 231および 排気カム 241の位相関係がエンジン 7の低回転時と異なる状態で固定される。
[0112] 一方、エンジン 7の回転速度が高い値力 低い値へと下降する場合には上記と逆 の動作が行われる。
[0113] すなわち、図 5において、エンジン 7の回転速度が高い値から下降して、後述する 第 2の回転速度になると、ウェイト 213がばね S1の弾性力により太矢印 M3と逆の方 向に回転する。その結果、高速ロックピン 214が吸気カムシャフト 230の高速ピン導 入孔 233cから引き抜かれる。
[0114] また、図 5において、ウェイト 216が図示しないばね S2 (図 4参照)の弾性力により太 矢印 M4と逆の方向に回転しょうとする。その結果、低速ロックピン 217に矢印 M6と 逆の方向の力が加わる。
[0115] このとき、後述する吸気ロッカーアームからの反力により、吸気カムシャフト 230に矢 印 Ml方向に回転させる力が発生する。詳細は後述する。
[0116] それにより、吸気カムシャフト 230が矢印 Mlの方向に回転し、吸気カムシャフト 23
0の低速ピン導入孔 233dに低速ロックピン 217が挿入される。それにより、吸気カム シャフト 230が図 4に示した状態で固定される。 [0117] なお、図 4および図 5において図示しないピン遊動溝 233a (図 4参照)の働きにつ いて説明していないが、ピン遊動溝 233aの働きはピン遊動溝 233bと同様である。
[0118] また、図 5には、突起部 220Tが破線により示されている。この突起部 220Tは回動 軸 218を中心とするウェイト 216の回転動作を制限するために設けられている。例え ば、ウェイト 216が所定量回転すると、ウェイト 216の一面が突起部 220Tに当接する 。それにより、ウェイト 216が矢印 M4の方向へ大きく回転して低速ロックピン 217が貫 通孔 220cから抜け出ることが防止される。
[0119] このように、バルブタイミング制御装置 200においては、エンジン 7の低回転時と高 回転時とで、吸気カム 231および排気カム 241の位相関係が切り替わる。以下、ェン ジン 7の低回転時のバルブタイミング制御装置 200の状態(図 4)を低回転状態と呼 び、エンジン 7の高回転時のバルブタイミング制御装置 200の状態(図 5)を高回転状 態と呼ぶ。
[0120] ところで、本実施の形態では、バルブタイミング制御装置 200が低回転状態力 高 回転状態に切り替わるエンジン 7の回転速度と、ノ レブタイミング制御装置 200が高 回転状態力 低回転状態に切り替わる回転速度とが異なる。
[0121] 図 6は、バルブタイミング制御装置 200の高回転状態と低回転状態との切り替わり を説明するための図である。
[0122] 図 6に示すように、バルブタイミング制御装置 200が低回転状態力 高回転状態に 切り替わるときには、第 1の回転速度 R1がしきい値となる。一方、ノ レブタイミング制 御装置 200が高回転状態力も低回転状態に切り替わるときには、第 1の回転速度 R1 よりも低 、第 2の回転速度 R2がしき 、値となる。
[0123] 第 1の回転速度 R1および第 2の回転速度 R2は、バルブタイミング制御装置 200の 構成部材の設定により実現される。例えば、ばね S1およびばね S2の弾性力を互い に異なるように設定する。この場合、ウェイト 213が保持する高速ロックピン 214に働く 力と、ウェイト 216が保持する低速ロックピン 217に働く力とが異なる。
[0124] それにより、高速ロックピン 214が高速ピン導入孔 233cから抜き出される回転速度
(第 2の回転速度 R2)と、低速ロックピン 217が低速ピン導入孔 233dから抜き出され る回転速度 (第 1の回転速度 R1)とが相違する。 [0125] このように、第 1の回転速度 Rlと第 2の回転速度 R2とが異なるように設計されること により、ウェイト 213, 216に加わる遠心力とばね SI, S2の付勢力とが釣り合う回転速 度 (例えば、図 6に示す回転速度 R3から回転速度 R4までの間の回転速度)で、バル ブの挙動が不安定となるハンチングが十分に防止される。その結果、ハンチングによ るカムプロフィールの変化が防止され、エンジンの性能および耐久性の低下が防止 される。
[0126] (5)バルブタイミング制御装置によるバルブの駆動
次に、図 3〜図 5に示したバルブタイミング制御装置 200によるエンジン 7のバルブ の駆動について説明する。
[0127] 図 7 (a)は、図 2に示したシリンダヘッド 7Sの詳細な断面図である。図 7 (a)において は、図 2の矢印 Pの方向から見たシリンダヘッド 7Sを示す。図 7 (b)は、吸気カム 231 および排気カム 241の位相関係を説明するための図である。理解を容易にするため 、図 7 (b)では排気カム 241を太い実線で示している。また、吸気カム 231を細い実 線および二点鎖線で示している。なお、図 7において、バルブタイミング制御装置 20 0は矢印 Q2の方向に回転する。また、矢印 X, Υ, Zで示すように、互いに直交する 3 方向を X方向、 Y方向および Z方向と定義する。
[0128] 図 7 (a)に示すように、バルブタイミング制御装置 200の上部の一方側から X方向に 延びる吸気ロッカーアーム 330、およびバルブタイミング制御装置 200の上部の他方 側力 X方向に延びる排気ロッカーアーム 340力 シリンダヘッド 7S内に設けられて いる。
[0129] 吸気ロッカーアーム 330は、その中央部でシャフト 331により回動可能に保持され ている。また、吸気ロッカーアーム 330の一端部に設けられたローラ 330Tが吸気力 ム 231に当接する。吸気ロッカーアーム 330の他端部には、アジヤスタ 332が設けら れている。アジヤスタ 332の下方には、吸気バルブ 334の上端部が位置している。吸 気バルブ 334にはバルブスプリング 335が設けられており、バルブスプリング 335は 吸気バルブ 334を上方向に付勢して 、る。
[0130] 排気ロッカーアーム 340は、その中央部でシャフト 341により回動可能に保持され ている。また、排気ロッカーアーム 340の一端部に設けられたローラ 340T力排気力 ム 241に当接する。排気ロッカーアーム 340の他端部にはアジヤスタ 342が設けられ ている。アジヤスタ 342の下方には、排気バルブ 344の上端部が位置している。排気 バルブ 344にはバルブスプリング 345が設けられており、バルブスプリング 345は吸 気バルブ 344を上方向に付勢して!/、る。
[0131] バルブタイミング制御装置 200の回転動作に伴って、ローラ 330T, 340Tが上下 動作する。これにより、吸気ロッカーアーム 330がシャフト 331を中心として回動し、排 気ロッカーアーム 340がシャフト 341を中心として回動する。それにより、吸気ロッカ 一アーム 330のアジヤスタ 332が吸気バルブ 334を上下に駆動し、排気ロッカーァー ム 340のアジヤスタ 342が排気バルブ 344を上下に駆動する。
[0132] 以下、吸気ロッカーアーム 330および排気ロッカーアーム 340による吸気バルブ 33 4および排気バルブ 344の上下の移動をリフトと呼び、その移動距離をリフト量と呼ぶ
[0133] ここで、吸気カム 231の矢印 Q2の方向への回転時において、カムノーズがローラ 3 30Tから遠ざかるときには、ローラ 330Tから吸気カム 231に下方に押し下げる力が 加わる。その力は、吸気カム 231を矢印 Q2の方向に回転させるように働く。また、力 ムノーズがローラ 330Tに近づくときには、ローラ 330Tから吸気カム 231に下方に押 し下げる力が加わる。その力は、吸気カム 231を矢印 Q2と逆の方向に回転させるよう に働く。
[0134] 次に、バルブタイミング制御装置 200が低回転状態力も高回転状態または高回転 状態力も低回転状態に切り替わる際にローラ 330Tから吸気カム 231に加わる力の 作用について説明する。
[0135] 図 7 (b)に示すように、バルブタイミング制御装置 200が低回転状態である場合、吸 気カム 231のカムノーズの先端部は、図 7 (b)に実線で示す位置 T1にある。エンジン 7の回転速度が上昇して第 1の回転速度 R1 (図 6)になると、図 4および図 5に示した ように、低速ロックピン 217 (図 4および図 5)が吸気カムシャフト 230 (図 4および図 5) 力も引き抜かれ、吸気カムシャフト 230がカム用ドリブンスプロケット部 220 (図 4およ び図 5)に対して矢印 Q2の方向に回転可能となる。なお、図 4および図 5の矢印 M2 の方向が図 7の矢印 Q2の方向に相当する。 [0136] この場合、吸気カム 231のカムノーズがローラ 330T力も遠ざかるときに、矢印 Q2の 方向に回転させる力が吸気カム 231にカ卩わるため、吸気カムシャフト 230 (図 4および 図 5)がカム用ドリブンスプロケット部 220 (図 4および図 5)に対して矢印 Q2の方向に 回転する。したがって、吸気カム 231のカムノーズの先端部は、図 7 (b)の二点鎖線 で示す位置 T2へ移動する。その状態で、高速ロックピン 214 (図 4および図 5)により 吸気カムシャフト 230がカム用ドリブンスプロケット部 220 (図 4および図 5)に固定され る。すなわち、バルブタイミング制御装置 200が高回転状態になる。
[0137] 一方、吸気カム 231のカムノーズの先端部が位置 T2にある状態から、エンジン 7の 回転速度が下降して第 2の回転速度 R2 (図 6)になると、高速ロックピン 214 (図 4およ び図 5)が吸気カムシャフト 230 (図 4および図 5)力も引き抜かれ、吸気カムシャフト 2 30がカム用ドリブンスプロケット部 220 (図 4および図 5)に対して矢印 Q2と逆の方向 に回転可能となる。なお、図 4および図 5の矢印 Mlの方向が図 7の矢印 Q2と逆の方 向に相当する。
[0138] この場合、吸気カム 231のカムノーズがローラ 330Tに近づくときに、矢印 Q2と逆の 方向に回転させる力が吸気カム 231にカ卩わるため、吸気カムシャフト 230 (図 4および 図 5)がカム用ドリブンスプロケット部 220 (図 4および図 5)に対して矢印 Q2と逆の方 向に回転する。したがって、吸気カム 231のカムノーズの先端部は、図 7 (b)の実線 で示す位置 T1へ移動する。その状態で、低速ロックピン 217 (図 4および図 5)により 吸気カムシャフト 230がカム用ドリブンスプロケット部 220 (図 4および図 5)に固定され る。すなわち、バルブタイミング制御装置 200が低回転状態になる。
[0139] (6)バルブリフト量の変化
バルブタイミング制御装置 200においては、低回転状態と高回転状態とで、排気力 ム 241に対する吸気カム 231の位相が切り替わる。それにより、吸気バルブ 334およ び排気バルブ 344のリフトのタイミングが変化する。以下にその詳細について説明す る。
[0140] 図 8には、バルブタイミング制御装置 200による吸気バルブ 334および排気バルブ
344のリフト量の変化が示される。
[0141] 図 8において、横軸がクランク角(クランクシャフト 23の回転角度)を示し、縦軸が吸 気バルブ 334および排気バルブ 344のリフト量を示す。
[0142] 図 8では、吸気バルブ 334および排気バルブ 344は、リフト量が 0よりも大きいときに 開いており、リフト量力^であるときに閉じている。
[0143] クランク角は一 360° から + 360° に渡って示されている。クランク角が 0° 、 360
° および— 360° の場合にピストン 21がシリンダ 20内の上死点 TDCに位置し、クラ ンク角が 180° および 180° の場合にピストン 21がシリンダ 20内の下死点 BDC に位置する。
[0144] 図 8の太線 241Lは、バルブタイミング制御装置 200が回転することにより排気カム
241が駆動する排気バルブ 344のリフト量の変化を示す。太線 241Lによれば、排気 バルブ 344のリフト量はクランク角が約 240° から約 120° にかけて増加し、クラ ンク角が約 120° から約 30° にかけて減少している。
[0145] 図 8の実線 TL1は、低回転状態のバルブタイミング制御装置 200の吸気カム 231 が駆動する吸気ノ レブ 334のリフト量の変化を示す。実線 TL1によれば、吸気バル ブ 334のリフト量はクランク角が約 40° 力も約 170° にかけて増加し、クランク角が約 170° 力ら約 300° に力 4ナて減少して!/ヽる。
[0146] このように、エンジン 7の低回転時には、吸気バルブ 334が開いている期間と、排気 バルブ 344が開いている期間とのオーバーラップの量が小さくなる。図 8の例では、 オーバーラップの量は 0となって 、る。
[0147] 一方、図 8の二点鎖線 TL2は、高回転状態のバルブタイミング制御装置 200の吸 気カム 231が駆動する吸気バルブ 334のリフト量の変化を示す。二点鎖線 TL2によ れば、吸気バルブ 334のリフト量はクランク角が約 30° から約 100° にかけて増 加し、クランク角が約 100° から約 230° にかけて減少している。
[0148] このように、ノ レブタイミング制御装置 200が高回転状態である場合、吸気バルブ 3 34が開 ヽて 、る期間と、排気バルブ 344が開 ヽて 、る期間とのオーバーラップの量 が大きくなる。
[0149] 上記のように、バルブタイミング制御装置 200が低回転状態である場合と高回転状 態である場合とで、吸気カム 231の位相が排気カム 241に対して変化する。それによ り、排気バルブ 344が開 、て!/、る期間と吸気バルブ 334が開 、て!/、る期間とのォー バーラップの量が変化する。
[0150] ノ レブタイミング制御装置 200が低回転状態である場合には、吸気バルブ 334が 開!ヽて 、る期間と、排気バルブ 344が開 、て 、る期間とのオーバーラップが小さくな るので、排気ガス中の有害物質が低減され、燃費が向上する。また、バルブタイミン グ制御装置 200が高回転状態である場合には、吸気バルブ 334が開いている期間と 、 気ノ レブ 344が開いている期間とのオーバーラップが大きくなるので高い出力を 効率よく得ることができる。
[0151] (7)バルブタイミング制御装置の状態の検出
ノ レブタイミング制御装置 200の動作に関する情報は、カム信号 CAとしてカムセン サ 250 (図 2)力も ECU500に与えられる。以下、その詳細について説明する。
[0152] 図 9〜図 11は、図 2のシリンダヘッド 7S内を詳細に示す断面図である。図 10には、 低回転状態のバルブタイミング制御装置 200およびカムセンサ 250が示される。図 1 1には、高回転状態のバルブタイミング制御装置 200およびカムセンサ 250が示され る。図 9〜図 11においては、矢印 Υ, Zで示す方向を Y方向および Z方向と定義する 。なお、矢印が向かう方向を +方向、その反対の方向を一方向とする。図中の太一 点鎖線はバルブタイミング制御装置 200の軸心 Jを示す。また、図 9に示されるバルブ タイミング制御装置 200は、突起部 219aが軸心 Jの +Z方向に位置する状態である。
[0153] 図 9に示すように、シリンダヘッド 7Sへのバルブタイミング制御装置 200の取り付け 時においては、バルブタイミング制御装置 200の回動シャフト 233および突出軸 244 にそれぞれベアリング Bl, B2が取り付けられる。
[0154] シリンダヘッド 7S内部においては、ベアリング B1の一端面がシリンダヘッド 7Sの内 部当接面 BH1に当接している。また、ベアリング B2の一端面がシリンダヘッド 7Sの 内部当接面 BH2に当接している。
[0155] バルブタイミング制御装置 200がシリンダヘッド 7Sの内部に収容された状態で、ベ ァリング B1の他端面の一部がシリンダヘッド 7Sに接続された固定板 BH3に当接して いる。
[0156] なお、実際には、シリンダヘッド 7S内に図 7に示した吸気ロッカーアーム 330、排気 ロッカーアーム 340、吸気バルブ 334および排気バルブ 344がバルブタイミング制御 装置 200の上方に配置されて!、るが、図 9にお!/、ては省略する。
[0157] ノ レブタイミング制御装置 200のカム用ドリブンスプロケット部 220側を覆うように、 シリンダヘッド 7Sにサイドカバー SCが取り付けられている。サイドカバー SCには、力 ムセンサ 250が固定されている。カムセンサ 250としては、例えば、磁気ピックアップ センサが用いられる。
[0158] カムセンサ 250の先端面の中心には検出部 250aが設けられている。カムセンサ 25 0は、検出部 250aとバルブタイミング制御装置 200の軸心 Jとの距離 D1が、ノ レブタ イミング制御装置 200の突起部 219aと軸心 Jとの距離 D2に等しくなるとともに、検出 部 250aとバルブタイミング制御装置 200のカム用ドリブンスプロケット 221との距離 E 1が、バルブタイミング制御装置 200の突起部 219aの先端部とカム用ドリブンスプロ ケット 221との距離 E2よりも僅かに (例えば 3mm程度)大きくなるように配置されてい る。
[0159] それにより、バルブタイミング制御装置 200が 1回転する毎に、突起部 219aがカム センサ 250の検出部 250aから僅かな距離だけ離れた検出可能位置を通過する。
[0160] 突起部 219aが検出部 250aの検出可能位置を通過すると、検出部 250aに磁束の 変化が生じ、カムセンサ 250において誘導起電力が発生する。その結果、カムセン サ 250から ECU500に与えられるカム信号 CAにパルスが発生する。この場合、バル ブタイミング制御装置 200が 1回転する毎に、カム信号 CAに 1つのパルスが発生す る。
[0161] 次に、図 10および図 11を参照して、ウェイト 213に設けられた突起部 213aとカムセ ンサ 250との関係を説明する。
[0162] 図 10および図 11には、ウェイト 213がカムセンサ 250に対向する位置に存在する 状態が示される。
[0163] 図 10に示すように、バルブタイミング制御装置 200が低回転状態である場合には、 ウェイト 213が矢印 M3の方向に回動しない。この場合、ウェイト 213の突起部 213a が検出可能位置を通過しな!、ため、図 9の突起部 219aが検出可能位置を通過した ときのみにカム信号 CAにパルスが発生する。
[0164] それに対して、図 11に示すように、バルブタイミング制御装置 200が高回転状態で ある場合には、回転に伴う遠心力により、ウェイト 213が矢印 M3の方向に回動する。 このとき、ウェイト 213に設けられた突起部 213aはバルブタイミング制御装置 200の 軸心 Jと平行になる。
[0165] ここで、ウェイト 213の回動により突起部 213aは軸心 Jと平行になった状態において 、突起部 213aとバルブタイミング制御装置 200の軸心 Jとの距離は、図 9の突起部 21 9aとバルブタイミング制御装置 200の軸心 Jとの距離 D2に等しい。また、この状態で 突起部 213aの先端面とバルブタイミング制御装置 200のカム用ドリブンスプロケット 2 21との距離は、図 9の突起部 219aの先端部とカム用ドリブンスプロケット 221との距 離 E2に等しい。
[0166] それにより、ウェイト 213の突起部 213aは、突起部 219aと同様に、バルブタイミング 制御装置 200が 1回転する毎に、カムセンサ 250の検出可能位置を通過する。
[0167] したがって、バルブタイミング制御装置 200が高回転状態である場合には、突起部 219aがカムセンサ 250の検出可能位置を通過するときと、突起部 213aが検出可能 位置を通過するときとの両方において、カム信号 CAにパルスが発生する。
[0168] さらに、軸心 Jを中心とする円周方向において、突起部 213aの長さは、突起部 219 aの長さよりも約 3倍程度大きく形成されている。それにより、突起部 213aにより発生 するパルスのパルス幅と突起部 219aにより発生するパルスのパルス幅とが異なる。 そのため、突起部 213aにより発生するパルスと突起部 219aにより発生するパルスと の識別が可能となる。
[0169] なお、本実施の形態では、突起部 213aの長さが突起部 219aの長さよりも大きく形 成されるが、これに限らず、突起部 219aの長さが、突起部 213aの長さよりも大きく形 成されてもよい。
[0170] 一方、クランクシャフト 23の回転に関する情報はクランク信号 CRとしてクランクセン サ 260 (図 2)力ら ECU500に与免られる。
[0171] 具体的には、クランクシャフト 23に複数の突起部が設けられており、クランクシャフト 23の回転に伴 、その突起部がクランクセンサ 260の検出可能位置を通過する。それ により、クランクシャフト 23から ECU500に与えられるクランク信号 CRに複数のパル スが発生する。本実施の形態では、クランクシャフト 23の外周面に 30° 毎で等間隔 に突起部が設けられる。それにより、クランクシャフト 23が 1回転する間にクランク信号 CRに 12個のパルスが発生する。
[0172] (8)カム信号およびクランク信号の処理
図 12および図 13は、カム信号 C Aおよびクランク信号 CRに基づいて行われる EC U500の処理の一例を説明するためのタイミングチャートである。図 12には、バルブ タイミング制御装置 200が低回転状態である場合の ECU500の処理が示され、図 1 3には、ノ レブタイミング制御装置 200が高回転状態である場合の ECU500の処理 が示される。なお、図 12および図 13においては、横軸がクランク角を示す。クランク 角は、任意の角度から 720° 進角した角度までの範囲(エンジン 7の 1サイクル間)で 示される。
[0173] 図 12に示すように、バルブタイミング制御装置 200が低回転状態である場合、突起 部 219a (図 9)がカムセンサ 250の検出可能位置を通過することにより、カム信号 CA にパルス幅 TC 1を有するパルス P 1が発生する。
[0174] また、クランクシャフト 23 (図 2)に形成された複数の突起部がクランクセンサ 260の 検出可能位置を通過することにより、クランク信号 CRに複数のパルス P2が等間隔で 発生する。上述したように、クランクシャフト 23が 1回転する間にクランク信号 CRに 12 個のパルス P2が発生するため、エンジン 7の 1サイクル間にはクランク信号 CRに 24 個のパルス P2が発生する。
[0175] カム信号 C Aおよびクランク信号 CRのパルス PI, P2に応答して、 ECU500には複 数の割り込みが発生する。
[0176] カム信号 CAのパルス P1の立ち上がりエッジに応答してカム信号割り込み D11が 発生し、ノ ルス P1の立ち下りエッジに応答してカム信号割り込み D12が発生する。力 ム信号割り込み D 11とカム信号割り込み D 12との間の割り込み間隔 TD 1がパルス幅 TC1に等しい。
[0177] また、クランク信号 CRのパルス P2の立ち上がりエッジに応答してクランク信号割り 込み D21が発生する。各クランク信号割り込み D21間の割り込み間隔は、パルス P2 のパルス間隔 (クランク信号 CRの周期)に等 、。
[0178] なお、実際には、上記のノ ルス PI, P2以外に、ノイズ等の他の要因によるノ《ルスが カム信号 CAおよびクランク信号 CRに発生する場合がある。それにより、カム信号割 り込み Dl l, D12およびクランク信号割り込み D21に加えて、その他の割り込みが発 生する。
[0179] ここで、 ECU500は、 24個のクランク信号割り込み D21に応答して'、 (T〜-、 23'、のク ランク角番号を設定する。 ECU500は、 '、0 -、〜 '、 23'、のクランク角番号に基づいてェ ンジン 7の 1サイクル内におけるクランク角を 24段階で認識する。例えば、圧縮上死 点 (圧縮工程における上死点)後に最初に発生するクランク信号割り込み D21に応 答してクランク角番号'、 0'、が設定される。この場合、燃料噴射または火花点火の制御 力 クランク角番号'、 CTの取得タイミングを基準として行われる。
[0180] また、 ECU500はカム信号割り込み D12に基づいてクランク角番号の補正を行う。
具体的には、カム信号割り込み D12の発生時に ECU500がクランク角番号を所定 の値に設定する(図 12および図 13に示す例では、カム信号割り込み D12の発生時 にクランク角番号が'、 15Ίこ設定される)。この場合、上記のノイズによりクランク角番 号が誤って設定されても、 1サイクル毎にクランク角番号が正確な値に補正される。そ れにより、 ECU500がクランク角番号に基づいて認識するクランク角と実際のクランク 角との間に大きなずれが生じることが防止される。
[0181] また、 ECU500は WT信号番号を設定する。バルブタイミング制御装置 200が低 回転状態である場合、 WT信号番号は'、 0'、の状態で維持される。
[0182] 図 13に示すように、バルブタイミング制御装置 200が高回転状態である場合、突起 部 213a (図 11)がカムセンサ 250の検出可能位置を通過することにより、カム信号 C Aにパルス幅 TC2を有するパルス P3が発生する。それにより、パルス P3の立ち上が りエッジに応答してカム信号割り込み D13が発生し、パルス P3の立ち下がりエッジに 応答してカム信号割り込み D14が発生する。
[0183] なお、カム信号 CAのパルス Pl、クランク信号 CR、カム信号割り込み Dl l, D12、 クランク信号割り込み D21およびクランク角番号については、図 12に示したバルブタ イミング制御装置 200が低回転状態である場合と同様である。
[0184] なお、実際には、上記のノ ルス P1〜P3以外に、ノイズ等の他の要因によるパルス 力 Sカム信号 CAおよびクランク信号 CRに発生する場合がある。それにより、カム信号 割り込み Dl 1〜D14およびクランク信号割り込み D21にカ卩えて、その他の割り込み が発生する。
[0185] 以下、パルスの立ち上がり時に発生する割り込みを立ち上がり割り込みと総称し、 パルスの立ち下がり時に発生する割り込みを立ち下がり割り込みと総称する。立ち上 力 Sり割り込みは、カム信号割り込み Dl l, D13、クランク信号割り込み D21およびノィ ズ等の他の要因によるパルスの立ち上がり時に発生する割り込みを含む。立ち下がり 割り込みは、カム信号割り込み D12, D14およびノイズ等の他の要因によるパルスの 立下り時に発生する割り込みを含む。
[0186] また、 ECU500はカム信号割り込み D14の発生時に WT信号番号を 1ずつ増加 させる。この場合、エンジン 7の 1サイクル毎に、 WT信号番号が加算されたか否か を判定することにより、カム信号割り込み D14が発生した力否かを判定することができ る。
[0187] 具体的には、カム信号割り込み D12が発生する毎に VVT信号番号が前回より増 加しているか否かが ECU500により判定される。
[0188] WT信号番号が増加している場合、そのカム信号割り込み D12の発生前の 1サイ クル以内にカム信号割り込み D14が発生していたことが認識される。それにより、ノ ルブタイミング制御装置 200が高回転状態であることが認識される。
[0189] WT信号番号が増加していない場合、そのカム信号割り込み D12の発生前の 1サ イタル以内にカム信号割り込み D14が発生していないことが認識される。それにより、 バルブタイミング制御装置 200が低回転状態であることが認識される。
[0190] 本実施の形態では、これらの情報に基づいて、点火プラグ 280による火花点火の 時期ならびにインジェクタ 290からの燃料噴射量および燃料噴射時期が制御される。 以下、図 14〜図 17を参照して、 ECU500による点火プラグ 280およびインジェクタ 2 90の制御動作を説明する。
[0191] (9) ECUによる制御
図 14は、 ECU500によるバルブタイミング制御処理を示すフローチャートである。
[0192] 図 14に示すように、 ECU500は、 WT信号番号(図 13)を'、 ΟΊこ初期設定する(ス テツプ Sl)。 [0193] 次に、 ECU500は、カム信号 CA、クランク信号 CRおよびスロットル開度 TRを含む エンジン 7の運転状態を取得する (ステップ S2)。
[0194] 次に、 ECU500は、ステップ S2で取得した運転状態に基づ!/、てバルブタイミング 判定処理を行う(ステップ S3)。ここでは、バルブタイミング制御装置 200が低回転状 態であるかまたは高回転状態であるかが判定される。また、ステップ S3においては、 クランク信号 CRに基づ 、てエンジン 7の回転速度(以下、エンジン回転速度と呼ぶ) が算出される。ステップ S3のバルブタイミング判定処理の詳細については後述する。
[0195] ステップ S3のバルブタイミング判定処理の結果、バルブタイミング制御装置 200が 高回転状態であれば、 ECU500は、ステップ S2で取得されたスロットル開度 TRおよ びステップ S3におけるエンジン回転速度の算出結果に基づいて、インジェクタ 290 ( 図 2)からの燃料噴射量および燃料噴射時期、ならびに点火プラグ 280 (図 2)による 火花点火時期を算出する (ステップ S4, S5)。ここでは、例えば高回転状態に対応し て予め設定されたマップを用いたマップ演算により、燃料噴射量、燃料噴射時期およ び点火時期が算出される。
[0196] 次に、 ECU500は、ステップ S3におけるエンジン回転速度の算出結果が予め設定 された回転速度 RLよりも低いか否かを判定する (ステップ S6)。回転速度 RLは、上 述した第 2の回転速度 R2 (図 6)よりも低い値に設定される。ここでは、バルブタイミン グ制御装置 200が正常に機能している力否かが判定される。
[0197] ステップ S6において、エンジン回転速度が回転速度 RLよりも低いと判定された場 合には、ノ レブタイミング制御装置 200が正常に機能していないので、使用者に対し ての警告処理が行われる (ステップ S7)。警告処理としては、警告ブザーまたは警告 ランプ等が挙げられる。
[0198] ステップ S3のバルブタイミング判定処理の結果、バルブタイミング制御装置 200が 低回転状態であれば、 ECU500は、ステップ S2で取得されたスロットル開度 TRおよ びステップ S3におけるエンジン回転速度の算出結果に基づいて、インジェクタ 290 ( 図 2)からの燃料噴射量および燃料噴射時期、ならびに点火プラグ 280 (図 2)による 火花点火時期を算出する (ステップ S4, S8)。ここでは、例えば低回転状態に対応し て予め設定されたマップを用いたマップ演算により、燃料噴射量、燃料噴射時期およ び点火時期が算出される。
[0199] 次に、 ECU500は、ステップ S3におけるエンジン回転速度の算出結果力 予め設 定された所定の回転速度 RHよりも高いか否かを判定する (ステップ S9)。回転速度 R Hは、上述した第 1の回転速度 R1 (図 6)よりも高い値に設定される。ここでは、ステツ プ S6と同様に、バルブタイミング制御装置 200が正常に機能しているか否かが判定 される。
[0200] ステップ S9において、エンジン回転速度が回転速度 RHよりも高いと判定された場 合には、ノ レブタイミング制御装置 200が正常に機能していないので、使用者に対し ての警告処理が行われる(ステップ S7)。
[0201] なお、ステップ S6またはステップ S9の判定の結果、バルブタイミング制御装置 200 が正常に機能して 、な 、場合、エンジン 7への負担が軽減するように予め設定された 燃料噴射量、燃料噴射時期および火花点火時期に切り替えてもよい。
[0202] ステップ S6において、エンジン回転速度が回転速度 RL以上であると判定された場 合、または、ステップ S9において、エンジン回転速度が回転速度 RH以下であると判 定された場合には、バルブタイミング制御装置 200が正常に機能していると判定され る。その場合、 ECU500は、ステップ S5またはステップ S8における燃料噴射量、燃 料噴射時期の算出結果に基づいて、燃料噴射信号 FI〖こよりインジェクタ 290に燃料 噴射を指令し、ステップ S5またはステップ S8における火花点火時期の算出結果に 基づいて、火花点火信号 SIにより点火プラグ 280に点火を指令する (ステップ S10) 。それにより、インジェクタ 290は、吸気バルブ 334および排気バルブ 344 (図 8)のバ ルブタイミングに基づ 、て、燃料噴射を適正な量およびタイミングで行うことができる。 また、点火プラグ 280は、吸気バルブ 334および排気バルブ 344のバルブタイミング に基づいて、火花点火を適正なタイミングで行うことができる。その後、 ECU500は、 ステップ S2〜S 10の処理を繰り返し行う。
[0203] 図 15は、図 14のバルブタイミング判定処理 (ステップ S3)の詳細を説明するための フローチャートである。
[0204] 図 15に示すように、 ECU500は、カム信号 CAに基づく割り込みが発生したか否か を判定する (ステップ S 11)。 [0205] カム信号 CAに基づく割り込みが発生した場合、 ECU500は後述のカム信号処理 を行う(ステップ S12)。その後、 ECU500は図 14のステップ S2またはステップ S4の 処理へ移行する。
[0206] カム信号 CAに基づく割り込みが発生して 、な 、場合、 ECU500は、クランク信号
CRに基づく割り込みが発生した力否かを判定する (ステップ S 13)。
[0207] ステップ S 13において、クランク信号 CRに基づく割り込みが発生した場合、 ECU5
00は後述のクランク信号処理を行う(ステップ S14)。その後、 ECU500は図 14のス テツプ S2の処理へ戻る。
[0208] 図 16は、図 15のカム信号処理 (ステップ S12)の詳細を説明するためのフローチヤ ートである。
[0209] ECU500は、図 15のステップ S11で発生した割り込みが立ち下がり割り込みであ るか否かを判定する(ステップ S31)。
[0210] 図 15のステップ S11で発生した割り込みが立ち下がり割り込みでない場合、すなわ ち立ち上がり割り込みである場合、 ECU500は、立ち上がり割り込みの発生時刻を 計測する(ステップ S32)。その後、 ECU500は図 14のステップ S2の処理に戻る。
[0211] ステップ S31において、図 15のステップ S11で発生した割り込みが立ち下がり割り 込みである場合、 ECU500は立ち下がり割り込みの発生時刻を計測する (ステップ S
33)。
[0212] 次に、 ECU500は、ステップ S32で計測した立ち上がり割り込みとステップ S33で 計測した立ち下がり割り込みとの間の割り込み間隔を算出する (ステップ S34)。
[0213] 次に、 ECU500は、ステップ S34において計測された割り込み間隔が予め設定さ れた所定値 A1よりも大きいか否かを判定する (ステップ S35)。所定値 A1は、カム信 号割り込み Dl l, D12の割り込み間隔 TD1以上で、カム信号割り込み D13, D14の 割り込み間隔 TD2よりも小さい値に設定される。
[0214] 割り込み間隔が所定値 A1以下であると判定された場合、 ECU500は、割り込み間 隔が予め設定された所定値 A2よりも小さいか否かを判定する (ステップ S36)。所定 値 A2はカム信号割り込み Dl l, D12の割り込み間隔 TD1よりも小さい値に設定され る。 [0215] 割り込み間隔が所定値 A2よりも小さいと判定された場合、 ECU500は、ステップ S 11で発生した立ち上がり割り込みをノイズとして処理する (ステップ S37)。すなわち、 ECU500は、何も処理することなくステップ S2の処理に戻る。
[0216] ステップ S36において、割り込み間隔が所定値 A2以上であると判定された場合、ス テツプ S11で発生した割り込みがカム信号割り込み D12であると決定される。それに より、 ECU500はクランク角番号を所定の値に設定することにより(ステップ S38)、ク ランク角番号の補正を行う。
[0217] 次に、 ECU500は WT信号番号が前回と同じであるか否かを判定する(ステップ S 39)。 WT信号番号が前回と同じである場合、 ECU500は、バルブタイミング制御 装置 200が低回転状態であると判定し (ステップ S40)、 WT信号番号を初期値の 0 にクリアする(ステップ S41)。その後、 ECU500は、図 14のステップ S4の処理へ移 行する。
[0218] ステップ S35において、割り込み間隔が所定値 A2よりも大きい場合、 ECU500は、 バルブタイミング制御装置 200が高回転状態であると判定し (ステップ S42)、 WT 信号番号を 1増加させる(ステップ S43)。その後、 ECU500は、図 14のステップ S4 の処理へ移行する。
[0219] 図 17は、図 15のクランク信号処理 (ステップ S14)の詳細を説明するためのフロー チャートである。
[0220] 図 17に示すように、 ECU500は、現在のクランク角番号を 1増加させる(ステップ S 51)。
[0221] 次に、 ECU500は、クランク角番号が 23を超えたか否かを判定する(ステップ S52) 。クランク角番号が 23を超えた場合、 ECU500は、クランク角番号を 0にクリアする( ステップ S 53)。
[0222] 次に、 ECU500は、ステップ S13で発生した割り込みと前回発生した割り込みとの 間の割り込み間隔を算出する (ステップ S54)。 ECU500は、算出した割り込み間隔 に基づいてエンジン回転速度を算出する(ステップ S55)。その後、 ECU500は図 14 のステップ S2の処理へ戻る。
[0223] (10)本実施の形態の効果 本実施の形態では、エンジン 7の回転に伴う遠心力の変化によりバルブタイミング 制御装置 200の吸気カム 231および排気カム 241の位相関係が低回転時と高回転 時とで切り替わる。それにより、吸気バルブ 334および排気バルブ 344のバルブタイ ミングがエンジン 7の回転速度に応じて最適に切り替えられる。
[0224] また、カムセンサ 250によりウェイト 213の突起部 213aが検出されるか否かに基づ いて、バルブタイミング制御装置 200の吸気カム 231および排気カム 241の位相関 係が高回転時の位相関係にある力低回転時の位相関係にあるか力 ¾CU500により 正確に判定される。それにより、 ECU500は、吸気バルブ 334および排気バルブ 34 4のバルブタイミングを正確に判定することができる。
[0225] したがって、 ECU500は、吸気バルブ 334および排気バルブ 344のバルブタイミン グに基づいて、燃料噴射量、燃料噴射時期および火花点火時期を最適に制御する ことができる。
[0226] また、カムセンサ 250により突起部 219aが検出されることによりクランク角番号が常 に正確な値に補正される。それにより、 ECU500は、クランク角番号に基づいて燃料 噴射量、燃料噴射時期および火花点火時期の制御を正確に行うことができる。
[0227] このように、シリンダヘッド 7S内の共通のカムセンサ 250を用いることにより、バルブ タイミング制御装置 200の吸気カム 231および排気カム 241の位相関係の切り替わり を正確に判定することができるとともに、クランク角番号を常に正確な値に補正するこ とができる。それにより、エンジン 7の小型化が実現されるとともに、生産コストの増大 を抑制することができる。
[0228] (11)請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応の例について説明す るが、本発明は下記の例に限定されない。
[0229] 上記実施の形態においては、バルブタイミング制御装置 200およびカムセンサ 250 が可変動弁装置の例であり、カム用ドリブンスプロケット 221が回転部材の例であり、 吸気カムシャフト 230がカム部材の例であり、バルブタイミング制御装置 200が低回 転状態である場合の吸気カムシャフト 230の状態が第 1の状態の例であり、ノ レブタ イミング制御装置 200が高回転状態である場合の吸気カムシャフト 230の状態が第 2 の状態の例であり、突起部 213aが第 1の被検出部の例であり、ウェイト 213, 216が 可動部材の例であり、カムセンサ 250が検出器の例であり、突起部 219aが第 2の被 検出部の例である。
[0230] また、エンジン 7および ECU500がエンジンシステムの例であり、吸気バルブ 334 および排気バルブ 344がバルブの例であり、 ECU500が制御部の例であり、カム信 号 CAが検出器の出力信号の例であり、ノ ルス幅 TCI, TC2が検出期間の例である
[0231] また、自動二輪車 100が乗り物の例であり、後輪 11が駆動部材の例である。
[0232] 請求項の各構成要素として、請求項に記載されて!ヽる構成または機能を有する他 の種々の要素を用いることもできる。
[0233] (12)他の実施の形態
(12- 1)上記実施の形態では、カム用ドリブンスプロケット 221の一面に対向する ようにカムセンサ 250がバルブタイミング制御装置 200の軸心 Jに対して平行な方向 に配置されるが(図 9〜図 11)、カムセンサ 250は他の位置に配置されてもよ!、。
[0234] 図 18は、カムセンサ 250の他の配置例を示す図である。図 18 (a)はバルブタイミン グ制御装置 200およびカムセンサ 250の配置を示す断面図であり、図 18 (b)は、図 1 8 (a)のカムセンサ 250およびバルブタイミング制御装置 200を矢印 Qの方向から見 た側面図である。なお、図 18には、高回転状態のバルブタイミング制御装置 200が 示される。
[0235] 図 18 (a)および図 18 (b)に示すように、バルブタイミング制御装置 200のカム用ドリ ブンスプロケット 221の一面側でバルブタイミング制御装置 200の軸心 Jに対して垂直 な方向にカムセンサ 250が配置されて!、る。
[0236] バルブタイミング制御装置 200のウェイト 213には、突起部 213eが設けられている
。ノ レブタイミング制御装置 200が高回転状態である場合、突起部 213eはカム用ド リブンスプロケット 221の一面と平行になる。
[0237] また、図 18 (b)に示すように、支持部材 211の突起片 211Dには、突起部 21 laが 形成されている。突起部 21 laは、カム用ドリブンスプロケット 221の一面と平行である [0238] なお、軸心 Jを中心とする周方向において、突起部 213eは突起部 21 laの約 3倍の 長さを有する。
[0239] ノ レブタイミング制御装置 200が高回転状態である場合、ウェイト 213に形成され た突起部 213eおよび突起片 211Dに形成された突起部 21 laがカムセンサ 250の 検出可能位置を通過する。その場合、突起部 213eおよび突起部 21 laによるパルス 力 Sカム信号 CAに発生する。
[0240] バルブタイミング制御装置 200が低回転状態である場合、ばね S1 (図 18 (b) )の付 勢力によりウェイト 213が図 18 (a)に示す状態力 回動し、ウェイト 213の突起部 213 eがカムセンサ 250の検出可能位置を通過しなくなる。その場合、突起部 21 laによる パルスのみがカム信号 CAに発生する。
[0241] カム信号 CAに発生したこれらのパルスに基づいて、図 14〜図 17に示した制御動 作が ECU500により行われる。
[0242] このように、カムセンサ 250に検出される突起部の位置を適宜設定することにより、 カムセンサ 250を任意の位置に配置することができる。それにより、エンジン 7のシリン ダヘッド 7Sの設計の自由度が高くなる。
[0243] なお、突起咅 213a, 219a, 213e, 21 laを設けずにウェイト 213, 216またはねじ 219等の任意の部分をカムセンサ 250により直接検出してもよい。その場合、ウェイト 213, 216またはねじ 219等の配置または形状をカムセンサ 250による検出が可能な ように適宜設定する。
[0244] (12— 2)上記実施の形態では、可変動弁装置としてエンジン 7の回転に伴う遠心 力の変化に応じて吸気バルブ 334および排気バルブ 344のバルブタイミングを切り 替えるバルブタイミング制御装置 200について説明している力 本発明は、これに限 らず、エンジン 7の回転に伴う遠心力の変化により、吸気バルブ 334または排気バル ブ 344のリフト量を切り替える可変動弁装置にも適用可能である。
[0245] (12— 3)上記実施の形態では、可変動弁装置としてエンジン 7の回転に伴う遠心 力の変化によりウェイト 213, 216が回動するバルブタイミング制御装置 200について 説明しているが、本発明は、これに限らず、エンジン 7の回転に伴う遠心力の変化に よりウェイトが直線方向に移動する可変動弁装置にも適用可能である。 [0246] (12—4)上記実施の形態では、ウェイト 213の突起部 213aの幅とねじ 219の突起 部 219aの幅とが異なるように設定される力 ウェイト 213の突起部 213aの幅とねじ 2 19の突起部 219aの幅とが等しく設定されてもよい。
[0247] その場合、 ECU500は、カム信号 CAに発生するパルスの数がエンジン 7の 1サイ クル内において 1つである力 2つであるかを判定する。エンジン 7の 1サイクル内に力 ム信号 CAに発生するパルスの数が 1つである場合、バルブタイミング制御装置 200 は低回転状態であると判定され、エンジン 7の 1サイクル内に発生するパルスの数が 2 つである場合、ノ レブタイミング制御装置 200は高回転状態であると判定される。
[0248] (12- 5)上記実施の形態では、バルブタイミング制御装置 200が低回転状態であ るか高回転状態であるかの判定が行われた後、 ECU500は、スロットルバルブセン サ 270により検出されたスロットル開度 TRおよびエンジン回転速度に基づいて、燃 料噴射量、燃料噴射時期および火花点火時期を算出するが(図 14)、燃料噴射量、 燃料噴射時期および火花点火時期は他の条件に基づいて算出されてもよい。例え ば、 ECU500は、スロットル開度 TR、エンジン回転速度、油温、水温、エンジン温度 または燃料の種類等のうちのいずれ力 1つまたは複数の条件に基づいて、燃料噴射 量、燃料噴射時期および火花点火時期を算出してもよい。
産業上の利用可能性
[0249] 本発明は、自動二輪車、四輪の自動車等のエンジンを備える種々の車両および船 舶等に利用することができる。

Claims

請求の範囲
[1] エンジンの回転速度に応じてバルブの開閉を制御する可変動弁装置であって、 前記エンジンの回転に連動して回転可能に設けられた回転部材と、
前記バルブに当接するように設けられ、前記回転部材に対して第 1の位置関係を 有する第 1の状態と第 2の位置関係を有する第 2の状態とに移行可能なカム部材と、 第 1の被検出部を有し、前記回転部材の回転に伴う遠心力で移動することにより前 記カム部材を前記第 1の状態から前記第 2の状態に移行させる可動部材と、 前記可動部材が前記第 1の状態に対応する第 1の位置または前記第 2の状態に対 応する第 2の位置にあるときに前記回転部材の回転に伴って回転する前記第 1の被 検出部を検出可能に配置された検出器とを備えた、可変動弁装置。
[2] 前記回転部材とともに回転する第 2の被検出部をさらに備え、
前記第 2の被検出部は、前記回転部材の回転に伴って回転することにより前記検 出器により検出される位置に設けられる、請求項 1記載の可変動弁装置。
[3] 前記検出器は、前記第 1の被検出部および前記第 2の被検出部を前記回転部材の 回転軸に平行な方向から検出可能な位置に配置される、請求項 2記載の可変動弁 装置。
[4] 前記検出器は、前記第 1の被検出部および前記第 2の被検出部を前記回転部材の 回転軸に垂直な方向から検出可能な位置に配置される、請求項 2記載の可変動弁 装置。
[5] 前記第 1の被検出部の回転方向の長さと前記第 2の被検出部の回転方向の長さとが 異なる、請求項 2記載の可変動弁装置。
[6] バルブを有するエンジンと、
前記エンジンの回転速度に応じて前記バルブの開閉を制御する可変動弁装置と、 前記エンジンを制御する制御部とを備え、
前記可変動弁装置は、
前記エンジンの回転に連動して回転可能に設けられた回転部材と、
前記バルブに当接するように設けられ、前記回転部材に対して第 1の位置関係を 有する第 1の状態と第 2の位置関係を有する第 2の状態とに移行可能なカム部材と、 第 1の被検出部を有し、前記回転部材の回転に伴う遠心力で移動することにより前 記カム部材を前記第 1の状態から前記第 2の状態に移行させる可動部材と、 前記可動部材が前記第 1の状態に対応する第 1の位置または前記第 2の状態に対 応する第 2の位置にあるときに前記回転部材の回転に伴って回転する前記第 1の被 検出部を検出可能に配置された検出器とを含み、
前記制御部は、前記検出器の出力信号に基づいて前記カム部材が前記第 1の状 態および前記第 2の状態の 、ずれにあるかを判定し、判定結果に基づ!/、て前記ェン ジンの動作を制御する、エンジンシステム。
[7] 前記可変動弁装置は、前記回転部材とともに回転する第 2の被検出部をさらに備え 前記第 2の被検出部は、前記回転部材の回転に伴って回転することにより前記検 出器により検出される位置に設けられる、請求項 6記載のエンジンシステム。
[8] 前記第 1の被検出部の回転方向の長さと前記第 2の被検出部の回転方向の長さとが 異なる、請求項 7記載のエンジンシステム。
[9] 前記制御部は、前記検出器による前記第 1または第 2の被検出部の検出期間に基づ いて前記第 1の被検出部を検出した力否かを判定する、請求項 8記載のエンジンシ ステム。
[10] 前記制御部は、前記回転部材の 1回転期間における前記検出器による検出回数に 基づいて前記第 1の被検出部を検出した力否かを判定する、請求項 7記載のェンジ ンシステム。
[11] 前記制御部は、前記検出器の出力信号に基づいて前記カム部材が前記第 1の状態 および前記第 2の状態の 、ずれにあるかを判定し、判定結果に基づ!/、て前記ェンジ ンにおける燃料噴射量、燃料噴射時期および火花点火時期の少なくとも 1つを制御 する、請求項 6記載のエンジンシステム。
[12] エンジンシステムと、
前記エンジンシステムにより発生される動力により駆動される駆動部材とを備え、 前記エンジンシステムは、
バルブを有するエンジンと、 前記エンジンの回転速度に応じて前記バルブの開閉を制御する可変動弁装置と、 前記エンジンを制御する制御部とを備え、
前記可変動弁装置は、
前記エンジンの回転に連動して回転可能に設けられた回転部材と、
前記バルブに当接するように設けられ、前記回転部材に対して第 1の位置関係を 有する第 1の状態と第 2の位置関係を有する第 2の状態とに移行可能なカム部材と、 第 1の被検出部を有し、前記回転部材の回転に伴う遠心力で移動することにより前 記カム部材を前記第 1の状態から前記第 2の状態に移行させる可動部材と、 前記可動部材が前記第 1の状態に対応する第 1の位置または前記第 2の状態に対 応する第 2の位置にあるときに前記回転部材の回転に伴って回転する前記第 1の被 検出部を検出可能に配置された検出器とを含み、
前記制御部は、前記検出器の出力信号に基づいて前記カム部材が前記第 1の状 態および前記第 2の状態の 、ずれにあるかを判定し、判定結果に基づ!/、て前記ェン ジンの動作を制御する、乗り物。
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