(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のクランク軸とカム軸との間に設けられ、前記クランク軸に対する前記カム軸の回転位相差を変化させる位相差調整手段と、
前記クランク軸の回転を検出してクランク位置検出信号を発生するクランク側検出手段と、
前記カム軸の回転を検出して、カム位置検出信号を発生するカム側検出手段と、
前記クランク位置検出信号と前記カム位置検出信号との位相差から現バルブタイミングを決定する現バルブタイミング決定手段と、
内燃機関の運転状態に応じた目標バルブタイミングを決定する目標バルブタイミング決定手段と、
前記現バルブタイミングを前記目標バルブタイミングに一致させる制御手段とを備えたバルブタイミング調整装置において、
前記カム側検出手段が、前記カム位置検出信号を、前記カム軸上のカム山の登り側がバルブに作用して前記クランク軸と前記カム軸との間のガタが無くなるときに発生することを特徴とするバルブタイミング調整装置。
【請求項２】
前記カム側検出手段は、複数の検出部を有し前記カム軸と共に回転する部材と、この部材の各検出部を検出して前記カム位置検出信号を順次発生するセンサとを備えたことを特徴とする請求項１に記載のバルブタイミング調整装置。
【請求項３】
内燃機関のクランク軸とカム軸との間に設けられ、前記クランク軸に対する前記カム軸の回転位相差を変化させる位相差調整手段と、
前記クランク軸の回転を検出してクランク位置検出信号を発生するクランク側検出手段と、
前記カム軸の回転を検出して、このカム軸１回転につきカム位置検出信号を複数個発生するカム側検出手段と、
前記クランク位置検出信号と前記各カム位置検出信号との位相差から現バルブタイミングを決定する現バルブタイミング決定手段と、
内燃機関の運転状態に応じた目標バルブタイミングを決定する目標バルブタイミング決定手段と、
前記現バルブタイミングを前記目標バルブタイミングに一致させる制御手段とを備えたバルブタイミング調整装置において、
前記カム側検出手段が、前記カム軸に不等間隔に配置されている複数の検出部を有し、これら各検出部により前記カム位置検出信号を順次発生するものであり、
前記カム側検出手段の各検出部の間隔が、前記カム軸のカム山の間隔と対応することを特徴とするバルブタイミング調整装置。
【請求項４】
前記カム側検出手段は、前記複数の検出部を有し前記カム軸と共に回転する部材と、この部材の各検出部を検出して前記カム位置検出信号を順次発生するセンサとを備えたことを特徴とする請求項３に記載のバルブタイミング調整装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、内燃機関の運転条件に応じて吸気弁や排気弁の開閉タイミング（バルブタイミング）を調整するためのバルブタイミング調整装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関の運転状態に応じて吸気弁や排気弁、或いはこれら両方の開閉を可変制御する機構として、クランク軸に同期して回転するクランク側部材に対するカム軸の相対回転角を変更してバルブタイミングを調整するようにしたバルブタイミング調整装置が知られている。
【０００３】
例えば、特開平６−２４８９１７号公報には、バルブタイミングをフィードバック制御する技術が開示されている。この技術では、カム軸とクランク軸との双方からこれらの各回転に同期した信号をそれぞれ発生させ、これら各信号間の位相差より相対回転角を検出して、バルブタイミングのフィードバック制御を行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、適正なバルブタイミングは、内燃機関の回転数やスロットル開度等の運転状態に応じて連続的に変化するので、バルブタイミング調整装置は、この内燃機関の運転状態の変化に対し応答性よく追随して動作するのが望ましい。
このため、目標バルブタイミングに対しフィードバック制御するバルブタイミング調整装置において、高速に精度よく制御するには、制御周期を数十ｍｓ以内に設定する必要がある。
【０００５】
このような観点から、上述の公報によるバルブタイミング調整装置においては、内燃機関の低回転時でも十分に早い制御周期を得るために、複数の突起を有するパルサをカム軸に設け、このパルサの回転に伴う各突起の位置の検出結果を制御周期の短縮に利用するようにしている。
しかし、カム軸１回転の間の回転速度は、バルブによりカム山に与えられる力によって変動する。このため、バルブタイミング調整装置が作動していなくても、カム軸の回転位置はクランク軸の回転位置に対して僅かではあるが進角したり遅角したりする。
【０００６】
従って、上記パルサの各突起の位置は、各突起間でバルブタイミングの検出バラツキを生じないよう、カム軸の回転変動の影響を受けにくい場所を選ぶ必要がある。然るに、カム軸の回転速度の変動パターンは回転数によって変化するため、この点を考慮して選ばなければならない。
また、Ｖ型８気筒内燃機関のようにカム山が不等間隔に形成されている場合、カム軸の回転変動の周期も等間隔ではないため、バルブタイミング調整装置の制御周期を一定にする目的で上記パルサの各突起の間隔を等間隔に選んだ場合には、カム軸の回転変動の影響を受けにくい位置を探すことが困難になる。
【０００７】
そこで、本発明は、以上のようなことに対処するため、カム山の位置に起因するカム軸の回転変動に合わせてこのカム軸の回転位置を検出する構成を活用することにより、内燃機関の広い回転数範囲に亘り、バルブタイミングの制御精度及び安定性を向上するようにしたバルブタイミング調整装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明においては、内燃機関（１）のクランク軸（２）とカム軸（５ａ、５ｂ）との間に設けられ、前記クランク軸に対する前記カム軸の回転位相差を変化させる位相差調整手段（４０ａ、４０ｂ）と、クランク軸の回転を検出してクランク位置検出信号を発生するクランク側検出手段（４２）と、前記カム軸の回転を検出して、カム位置検出信号を発生するカム側検出手段（４４、４５）と、前記クランク位置検出信号と前記カム位置検出信号との位相差から現バルブタイミングを決定する現バルブタイミング決定手段（１３０）と、内燃機関の運転状態に応じた目標バルブタイミングを決定する目標バルブタイミング決定手段（１２０）と、前記現バルブタイミングを前記目標バルブタイミングに一致させる制御手段（３０ａ、３０ｂ、６４ａ、６４ｂ、２９、４６、１４０乃至１６０）とを備えたバルブタイミング調整装置において、前記カム側検出手段が、前記カム位置検出信号を、前記カム軸上のカム山（♯１Ａ乃至♯４Ａ、♯１Ｂ乃至♯４Ｂ）の登り側がバルブ（１００ａ、１００ｂ）に作用して前記クランク軸と前記カム軸との間のガタが無くなるときに発生することを特徴とするバルブタイミング調整装置が提供される。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のバルブタイミング調整装置においては、
前記カム側検出手段は、複数の検出部（ＰＡ１乃至ＰＡ４、ＰＢ１乃至ＰＢ４）を有し前記カム軸と共に回転する部材（４４ａ、４５ａ）と、この部材の各検出部を検出して前記カム位置検出信号を順次発生するセンサ（４４ｂ、４５ｂ）とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明においては、内燃機関（１）のクランク軸（２）とカム軸（５ａ、５ｂ）との間に設けられ、前記クランク軸に対する前記カム軸の回転位相差を変化させる位相差調整手段（４０ａ、４０ｂ）と、前記クランク軸の回転を検出してクランク位置検出信号を発生するクランク側検出手段（４２）と、前記カム軸の回転を検出して、このカム軸１回転につきカム位置検出信号を複数個発生するカム側検出手段（４４、４５）と、前記クランク位置検出信号と前記各カム位置検出信号との位相差から現バルブタイミングを決定する現バルブタイミング決定手段（１３０）と、内燃機関の運転状態に応じた目標バルブタイミングを決定する目標バルブタイミング決定手段（１２０）と、前記現バルブタイミングを前記目標バルブタイミングに一致させる制御手段とを備えたバルブタイミング調整装置において、前記カム側検出手段が、前記カム軸に不等間隔に配置されている複数の検出部（ＰＡ１乃至ＰＡ４、ＰＢ１乃至ＰＢ４）を有し、これら各検出部により前記カム位置検出信号を順次発生するものであり、前記カム側検出手段の各検出部の間隔が、前記カム軸のカム山の間隔と対応することを特徴とするバルブタイミング調整装置が提供される。
【００１１】
また、請求項４に記載の発明では、請求項３に記載のバルブタイミング調整装置においては、前記カム側検出手段は、前記複数の検出部を有し前記カム軸と共に回転する部材（４４ａ、４５ａ）と、この部材の各検出部を検出して前記カム位置検出信号を順次発生するセンサ（４４ｂ、４５ｂ）とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
なお、上記各手段のカッコ内の符号は、後述する実施例記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１３】
【発明の作用効果】
上記請求項１及び２に記載の発明によれば、カム側検出手段が、カム位置検出信号を、カム軸上のカム山の登り側が当該カム軸に対するバルブに作用してクランク軸とカム軸との間のガタが無くなるときに発生する。これにより、カム山の位置に起因するカム軸回転変動とカム軸上検出位置の検出タイミングとが同期するように、カム側検出手段のカム位置検出信号の発生位置を特定することができる。このため、カム位置検出信号間でのカム軸回転速度の差が小さくなり、バルブタイミングの検出信号間のバラツキが小さくなる。
【００１４】
従って、カム軸の回転変動が不等間隔な内燃機関においても、広い回転数範囲にわたって、バラツキが少ないバルブタイミングの検出ができ、その結果、バルブタイミングの制御精度および安定性を向上することができる。
また、カム山の登り側作用時、カム軸はバルブから受ける力により回転速度が低下し、それに伴い、クランク軸より駆動のために受ける力が強まるため、クランク軸とカム軸との間のガタが無くなり、両者の連結状態が最も安定する。このため、カム山の登り側作用時にカム軸の回転位置が検出されるような配置にすれば、バルブタイミング、即ち、クランク軸とカム軸との位相差のバラツキは小さくなる。
【００１５】
また、請求項３及び４に記載の発明によれば、カム側検出手段が、カム軸に不等間隔に配置されている複数の検出部を有し、これら各検出部により前記カム位置検出信号を順次発生する。これにより、カム軸１回転の間の回転速度変動が不等間隔な内燃機関においても、カム軸１回転の間に複数のカム位置検出信号を発生させ、カム軸の１回転の間に複数回の相対回転角の検出を行っても、カム軸の角速度変動或いはカム軸の駆動トルク変動に起因する相対回転角の検出誤差が抑制される。このため、バルブタイミングをフィードバック制御する際のハンチングを抑え、精度の良い安定した制御を実現することができる。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は、Ｖ型８気筒ダブルオーバーヘッドカム式内燃機関１に本発明に係るバルブタイミング調整装置を適用した例を示す。
内燃機関１のクランク軸２からの動力は、タイミングチェーン３によって左右両バンクそれぞれのスプロケット１３ａ、１３ｂに伝達される。そして、各スプロケット１３ａ、１３ｂにより各バンクに設けられた吸気用および排気用の各２本のカム軸５ａ、６ａ及び５ｂ、６ｂが回転駆動される。
【００１７】
カム軸５ａには、図４にて示すごとく、カム山♯１Ａを有するカム、カム山♯２Ａを有するカム、カム山♯３Ａを有するカム、及びカム山♯４Ａを有するカムの４枚のカムが同軸的に軸支されている。この場合、両カム山♯２Ａ、♯３Ａの間隔、両カム山♯３Ａ、♯１Ａの間隔、両カム山♯１Ａ、♯４Ａの間隔及び両カム山♯４Ａ、♯２Ａの間隔は、それぞれ、１８０°ＣＡ、２７０°ＣＡ、１８０°ＣＡ及び９０°ＣＡとなっている。
【００１８】
また、これらカムの各カム山が作用するように、カム軸５ａ側の各タペットバルブ１００ａがそれぞれ配置されている。
一方、カム軸５ｂには、カム山♯１Ｂを有するカム、カム山♯２Ｂを有するカム、カム山♯３Ｂを有するカム、及びカム山♯４Ｂを有するカムの４枚のカムが同軸的に軸支されている。この場合、両カム山♯４Ｂ、♯１Ｂの間隔、両カム山♯１Ｂ、♯２Ｂの間隔、両カム山♯２Ｂ、♯３Ｂの間隔及び両カム山♯３Ｂ、♯４Ｂの間隔は、それぞれ、１８０°ＣＡ、２７０°ＣＡ、１８０°ＣＡ及び９０°ＣＡとなっている。
【００１９】
また、これらカムの各カム山が作用するように、カム軸５ｂ側の各タペットバルブ１００ｂがそれぞれ配置されている。
また、スプロケット１３ａと吸気用カム軸５ａとの間及びスプロケット１３ｂと吸気用カム軸５ｂとの間には、それぞれ、位相差調整装置４０ａ、４０ｂ（図１にて図示各斜線領域参照）が設けられている。
【００２０】
次に、位相差調整装置４０ａの構成について、図１及び図２を参照して説明する。位相差調整装置４０ａは、図２にて示すごとく、内燃機関１のシリンダヘッド２５に取り付けられている。
この位相差調整装置４０ａは略円筒形状のカム軸スリーブ１１を備えており、このカム軸スリーブ１１は、その大径円筒部にて、カム軸５ａの図２にて図示左端部と同軸的に嵌め合わされている。そして、このカム軸スリーブ１１の中空部隔壁１１ｃはピン１２の圧入及びボルト１０の締着によりカム軸５ａの左端部に連結されている。これにより、カム軸スリーブ１１はカム軸５ａと一体的に回転する。
【００２１】
また、このカム軸スリーブ１１の大径円筒部外周面には、外歯ヘリカルスプライン１１ａが形成されている。
さらに、カム軸スリーブ１１は、小径円筒部１１ｂを備えており、この小径円筒部１１ｂは、ハウジング２３の略円筒形状中空部内に同軸的に延出している。なお、ハウジング２３は、そのフランジ部２３ａにて、ボルト２４の締着によりシリンダヘッド２５に取付けられている。
【００２２】
スプロケット１３ａは、カム軸５ａの環状リブ５ｃとカム軸スリーブ１１の大径円筒部の開口端部との間で軸方向へ移動不能に挟まれた状態にて、カム軸５ａに相対回転可能に同軸的に軸支されている。スプロケット１３ａの図２にて図示左側面には、略円筒形状のスプロケットスリーブ１５が、その各フランジ部を介するピン１４の圧入及びボルト１６の締着により、同軸的に取付けられている。これにより、スプロケットスリーブ１５はスプロケット１３ａと一体的に回転するようになっている。
【００２３】
また、スプロケットスリーブ１５は、円筒部１５ｂを備えており、この円筒部１５ｂは、カム軸スリーブ１１を包囲するように、ハウジング２３の中空部内に同軸的に延出している。
この円筒部１５ｂの内周面中間部位には、内歯ヘリカルスプライン１５ａが形成されており、この内歯ヘリカルスプライン１５ａは、カム軸スリーブ１１の外歯ヘリカルスプライン１１ａとは逆方向のねじれを有するように形成されている。
【００２４】
なお、外歯ヘリカルスプライン１１ａ及び内歯ヘリカルスプライン１５ａのいずれか一方は、ねじれ角を零とする軸方向に平行な直線歯を有するスプラインにより構成してもよい。
上述したカム軸スリーブ１１の小径円筒部１１ｂとスプロケットスリーブ１５の円筒部１５ｂとの間には、軸方向に略一様な断面を有する環状空間９０が形成されており、この環状空間９０内においては、略円筒形の油圧ピストン１７が、軸方向にかつ液密的に摺動可能に、カム軸スリーブ１１に同軸的に軸支されている。
【００２５】
この油圧ピストン１７の内周面右側部には、カム軸スリーブ１１の外歯ヘリカルスプライン１１ａと噛合する内歯ヘリカルスプライン１７ａが形成されており、一方、同油圧ピストン１７の外周面右側部には、スプロケットスリーブ１５の内歯ヘリカルスプライン１５ａと噛合する外歯ヘリカルスプライン１７ｂが形成されている。
【００２６】
これにより、これら各両スプライン同士の噛合のもとに、内歯ヘリカルスプライン１５ａが油圧ピストン１７を回転させるとともに、タイミングチェーン３（図１参照）を介しスプロケット１３ａに伝達されるクランク軸２の回転が、スプロケットスリーブ１５、油圧ピストン１７及びカム軸スリーブ１１を経てカム軸５ａに伝達される。
【００２７】
また、油圧ピストン１７の左端部に形成した環状つば部の外周縁には、オイルシール７０が、環状空間９０内にて、スプロケットスリーブ１５の円筒部１５ｂの内周面と液密的に接触するように装着されている。なお、油圧ピストン１７の内周面左側部内に断面Ｌ字状に延出する環状脚部１７ｃはカム軸スリーブ１１の中央段部（以下、右側ストッパという）に係合して油圧ピストン１７の右動を停止する。
【００２８】
上述のようにして、環状空間９０内に油圧ピストン１７が設けられることによって、環状空間９０が二つの室に分割される。これにより、進角側油圧室２２が油圧ピストン１７の左側に形成され、一方、遅角側油圧室３２が油圧ピストン１７のつば部の右側に形成される。また、これら油圧室２２と３２との間のシール性は、上述したオイルシール７０によって確保される。
【００２９】
スプロケットスリーブ１５の左端開口部には、エンドプレート５０が同軸的に取り付けられている。このエンドプレート５０は、円筒部と環状つば部により断面逆Ｌ字状に形成されており、このエンドプレート５０の環状つば部は、スプロケットスリーブ１５の左端開口部に同軸的に固着されている。エンドプレート５０の円筒部の外周面には環状溝が形成されており、この環状溝内にはオイルシール７１が装着されている。
【００３０】
なお、エンドプレート５０の環状つば部は、油圧ピストン１７の環状つば部との係合により同油圧ピストン１７の左動を停止させるストッパ（以下、左側ストッパという）としての役割をも果たす。
エンドプレート５０及びカム軸スリーブ１１の左側においては、断面コ字状にて環状に形成したリングプレート５１が、ノックピン５３の圧入により、ハウジング２３の環状左側壁内面にカム軸スリーブ１１と同軸的に装着されており、このリングプレート５１のコ字状右側面内には、エンドプレート５０の円筒部及びカム軸スリーブ１１の小径円筒部１１ｂが回転可能に支持されている。
【００３１】
また、リングプレート５１の小径側円筒部の外周面に形成した環状溝内には、オイルシール７２が装着されており、このオイルシール７２はリングプレート５１とカム軸スリーブ１１との間のシール性を確保する。一方、上述したオイルシール７１は、エンドプレート５０とリングプレート５１との間のシール性を確保する。これによって、進角側油圧室２２内のシール性が確保される。
【００３２】
リングプレート５１の小径円筒部及びハウジング２３の環状左側壁中空部内には、ボルト５２が同軸的に嵌装されており、このボルト５２は、その右端面にて、カム軸スリーブ１１の小径円筒部内周面及び中空部隔壁１１ｃとの間に円筒状空間９１を形成する。
また、ボルト５２の内部には、油圧通路６１ｂが、図２にて示すごとく、断面Ｔ字状に形成されており、この油圧通路６１ｂは、その軸方向通路部にて、円筒状空間９１内に連通している。また、油圧通路６１ｂは、その半径方向通路部の両端にて、ボルト５２の外周面に形成した環状溝内に連通している。
【００３３】
また、ハウジング２３の左壁部内には、油圧通路６１ａが図２にて示すごとく形成されており、この油圧通路６１ａは、ボルト５２の環状溝及び油圧通路６１ｂを介し円筒状空間９１内に連通し、さらに、この円筒状空間９１内に開口するようにカム軸スリーブ１１に形成した油圧通路６１ｃを通り遅角側油圧室３２内に連通している。
【００３４】
ハウジング２３の左壁部内には、進角側油圧室２２に連通する油圧通路６０がさらに形成されている。これら油圧通路６１ａ及び６０は、ハウジング２３の左壁部内に形成されて後述するスプール弁３０を収容してなる円筒状中空部９５内に開口している。
また、この円筒状中空部９５内には、油圧供給路６５がその先端部にて開口しており、この油圧供給路６５は、内燃機関１のオイルパン２８からオイルポンプ２９によって圧送される作動油を円筒状中空部９５内に供給する。なお、油圧解放路６６は、オイルパン２８内に開口されて、オイルパン２８内に作動油を戻す。
【００３５】
また、位相差調整装置４０ｂも、位相差調整装置４０ａと同様に構成されている。
次に、スプール弁３０ａによるバルブタイミング調整装置の油圧通路切り替え構成について説明する。
スプール弁３０ａは、図１にて示すごとく、リニヤアクチュエータ６４ａを備えており、このリニヤアクチュエータ６４ａは、そのリニヤソレノイドへの流入電流に応じてリニヤ作動する。スプール弁３０ａはリニヤアクチュエータ６４ａのリニヤ作動に応じて油圧通路を切替えるように作動する。
【００３６】
しかして、リニヤアクチュエータ６４ａのリニヤソレノイドの流入電流が零の場合には、スプール弁３０ａが両油圧通路６１ａ、６５を連通させるとともに、両油圧通路６０、６６を連通させる。
このため、オイルポンプ２９からの油圧が遅角側油圧室３２に供給されるとともに、進角側油圧室２２の油圧がオイルパン２８に解放される。これによって、油圧ピストン１７は図２にて図示左側に移動するため、スプロケット１３ａ即ちクランク軸２に対しカム軸５ａが相対的に遅角する。
【００３７】
リニヤアクチュエータ６４ａのリニヤソレノイドへの流入電流が所定の電流値である場合には、この電流値に基づくリニヤアクチュエータ６４ａのリニヤ作動に応じて、スプール弁３０ａが両油圧通路６０、６１ａを両油圧通路６５、６６からそれぞれ遮断して閉じる。これによって、油圧ピストン１７の位置が保持され、スプロケット１３ａとカム軸５ａとの相対位相は変化しない。
【００３８】
また、リニヤアクチュエータ６４ａのリニヤアクチュエータへの流入電流が所定の電流値より大きい場合、この電流値に基づくリニヤアクチュエータ６４ａのリニヤ作動に応じて、スプール弁３０ａが両油圧通路６０、６５を連通させるとともに、両油圧通路６１ａ、６６を連通させる。
このため、オイルポンプ２９からの油圧が進角側油圧室２２に供給されるとともに、遅角側油圧室３２の油圧がオイルパン２８に解放される。これによって、油圧ピストン１７が図２にて図示右側に移動するため、スプロケット１３ａに対しカム軸５ａが相対的に進角する。
【００３９】
また、スプール弁３０ｂによるバルブタイミング調整装置の油圧通路切り替え構成及び作動も、スプール弁３０ａの場合と同様である。ここで、スプール弁３０ｂはその図示右端に同軸的に設けたリニヤアクチュエータ６４ｂ（リニヤアクチュエータ６４ａと同様の機能を有する）によって切替え作動する。
次に、両リニヤアクチュエータ６４ａ、６４ｂを駆動するための電気回路構成について説明する。
【００４０】
クランク位置センサ４２は、図１にて示すごとく、クランク軸２に取り付けられている。このクランク位置センサ４２は、図３にて示すように、等角度間隔にて１２個の突起を形成したパルサ４２ａと、このパルサ４２ａの各突起の通過を検出するパルスピックアップ４２ｂとを備えている。
これにより、クランク位置センサ４２は、クランク軸２の回転に伴うパルサ４２ａの回転に応じて、このパルサ４２ａの各突起をパルスピックアップ４２ｂにより順次検出しクランク位置検出信号を発生する。
【００４１】
各カム位置センサ４４、４５は、図１にて示すごとく、各カム軸５ａ、５ｂにそれぞれ設けられており、カム位置センサ４４は、図４に示すごとく、不等間隔にて４個の突起ＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ３、ＰＡ４を形成したパルサ４４ａと、このパルサ４４ａの各突起の通過を検出するパルスピックアップ４４ｂとを備えている。
【００４２】
これにより、カム位置センサ４４は、カム軸５ａの回転に伴うパルサ４４ａの回転に応じて、このパルサ４４ａの各突起をパルスピックアップ４４ｂにより順次検出しカム位置検出信号（以下、カム位置検出信号Ａという）を発生する（図８（ｂ）参照）。これら各カム位置検出信号Ａは、図８（ｂ）にて図示左側から順に、突起ＰＡ２、ＰＡ３、ＰＡ１、ＰＡ４に対応する。
【００４３】
パルサ４４ａの各突起ＰＡ２、ＰＡ３、ＰＡ１、ＰＡ４は、カム軸５ａの各カム山♯２Ａ、♯３Ａ、♯１Ａ、♯４Ａ（図４及び図８（ａ）参照）の登り側が各バルブタペット１００ａに作用する位置にて、パルスピックアップ４４ｂにより検出されるよう配置されている。
図８（ａ）にて示す各曲線は、カム軸５ａの各カム山が各対応バルブタペット１００ａを押すストローク量、即ち各カムプロフィルのリフト量を表す。従って、各突起ＰＡ２、ＰＡ３、ＰＡ１、ＰＡ４にそれぞれ対応するカム位置検出信号Ａは、各カム山♯２Ａ、♯３Ａ、♯１Ａ、♯４Ａと同様の不等間隔で突起ＰＡ２より１８０℃Ａ、２７０℃Ａ、１８０℃Ａ、９０℃Ａの間隔で順に発生する。
【００４４】
一方、カム位置センサ４５は、図４に示すごとく、不等間隔にて４個の突起ＰＢ１、ＰＢ２、ＰＢ３、ＰＢ４を形成したパルサ４５ａと、このパルサ４５ａの各突起の通過を検出するパルスピックアップ４５ｂとを備えている。
これにより、カム位置センサ４５は、カム軸５ｂの回転に伴うパルサ４５ａの回転に応じて、このパルサ４５ａの各突起をパルスピックアップ４５ｂにより順次検出しカム位置検出信号（以下、カム位置検出信号Ｂという）を発生する（図８（ｄ）参照）。これら各カム位置検出信号Ｂは、図８（ｄ）にて図示左側から順に、突起ＰＢ２、ＰＢ３、ＰＢ４、ＰＢ１に対応する。
【００４５】
パルサ４５ａの各突起ＰＢ２、ＰＢ３、ＰＢ４、ＰＢ１は、カム軸５ｂの各カム山♯２Ｂ、♯３Ｂ、♯４Ｂ、♯１Ｂ（図４及び図８（ｃ）参照）の登り側が各バルブタペット１００ｂに作用する位置にて、パルスピックアップ４５ｂにより検出されるよう配置されている。
図８（ｃ）にて示す各曲線は、カム軸５ｂの各カム山が各バルブタペット１００ｂを押すストローク量、即ち各カムプロフィルのリフト量を表す。従って、各突起ＰＢ１、ＰＢ２、ＰＢ３、ＰＢ４のそれぞれ対応するカム位置検出信号Ｂは、各カム山♯１Ｂ、♯２Ｂ、♯３Ｂ、♯４Ｂと同様の不等間隔で突起ＰＢ２より１８０℃Ａ、９０℃Ａ、１８０℃Ａ、２７０℃Ａの間隔で順に発生する。
【００４６】
さらに、一方のバンクの排気側カム軸６ａ（図１参照）により回転駆動されるディストリビュータ（図示ない）には、基準位置センサ４７が設けられており、この基準位置センサ４７は、カム軸６ａの１回転につき１個の基準位置検出信号を発生する。
ここで、本実施例では、クランク位置センサ４２から３０℃Ａ毎に発生されるクランク位置検出信号を演算処理により間引くことで、カム位置検出信号と同様、４つの不等間隔な信号に変換する。この４つの変換信号は、カム位置検出信号のそれぞれと１対１に対応するもので、これら対応する信号間の位相差を検出することで、バルブタイミングを示す相対回転角θを求めることができる。
【００４７】
電子制御装置４６は、図１にて示すごとく、マイクロコンピュータ４８と、電流制御回路４９とを備えている。マイクロコンピュータ４８は、メインプログラム及び割り込みプログラムを図５乃至図７にて示す各フローチャートに従い実行し、この実行中において、クランク位置センサ４２、カム位置センサ４４、４５及び基準位置センサ４７、並びに当該内燃機関の冷却水温信号、スロットル開度信号等のフイードバックに基づき各リニヤアクチュエータ６４ａ、６４ｂのリニヤ作動量、即ち、各カム軸５ａ、５ｂの相対回転角を所望の値とするように演算処理する。
【００４８】
以上のように構成した本実施例において、マイクロコンピュータ４８が、図５乃至図７の各フローチャートに従い、メインプログラム及び割り込みプログラムを繰り返し実行しているものとする。
しかして、メインプログラムのステップ１１０においては、上述した各センサの検出信号がマイクロコンピュータ４８に入力される。
【００４９】
また、割り込みプログラムにおいては、クランク位置センサ４２からの各クランク位置検出信号の間引き処理が行われる。本実施例では、７２０（℃Ａ）の間にクランク位置センサ４２から２４個発生されるクランク位置検出信号（以下、クランク位置検出信号Ｃという）（図９（ｂ）参照）が、図９（ｃ）、（ｅ）にて示すように、基準位置センサ４７からの基準位置検出信号（以下、基準位置検出信号Ｇという）を基準として間引き処理されて、１８０℃Ａ、２７０℃Ａ、１８０℃Ａ、９０℃Ａの間隔の信号（以下、変換信号ＣＡ、ＣＢ）に変換される。
【００５０】
以下、変換信号ＣＡの生成方法を図７に基づき説明する。この間引き処理では、基準位置センサ４７からの基準位置検出信号Ｇと、クランク位置センサ４２からのクランク位置検出信号Ｃとがステップ２１０において入力される。そして、基準位置センサ４７からの基準位置検出信号Ｇが入力された後のクランク位置検出信号Ｃが１パルス目であるとき、ステップ２２０におけるＹＥＳとの判定がなされて、ステップ２６０にて、変換信号ＣＡ＝ＰＣＡ２が、１個、発生される（図９（ｃ）参照）。
【００５１】
また、基準位置検出信号Ｇが入力された後のクランク位置検出信号Ｃが７パルス目であると、ステップ２２０におけるＮＯとの判定後ステップ２３０にてＹＥＳと判定され、ステップ２６０において、変換信号ＣＡ＝ＰＣＡ３が、１個、発生される（図９（ｃ）参照）。
また、基準位置検出信号Ｇが入力された後のクランク位置検出信号Ｃが１６パルス目であると、各ステップ２２０、２３０におけるＮＯとの判定後ステップ２４０にてＹＥＳと判定され、ステップ２６０において、変換信号ＣＡ＝ＰＣＡ１が、１個、発生される（図９（ｃ）参照）。
【００５２】
さらに、基準位置検出信号Ｇが入力された後のクランク位置検出信号Ｃが２２パルス目であると、各ステップ２２０、２３０、２４０におけるＮＯとの判定後ステップ２５０にてＹＥＳと判定され、ステップ２６０において、変換信号ＣＡ＝ＰＣＡ４が、１個、発生される（図９（ｃ）参照）。変換信号ＣＢについても同様な処理が行われる。
【００５３】
上述のようにメインプログラムのステップ１１０における処理が終了すると、ステップ１２０において、当該内燃機関の運転状態を示す冷却水温等の検出信号に応じて、目標相対回転角データに基づき最適な目標相対回転角ｔが設定される。この目標相対回転角ｔは、吸気側カム軸５ａのクランク軸２に対する回転位相差を示す。
【００５４】
なお、上記目標相対回転角データは、目標相対回転角ｔと冷却水温、エンジン回転数、吸気量等との関係を表すマップとしてマイクロコンピュータ４８のＲＯＭに予め記憶されている。
次に、相対回転角演算ルーチン１３０（図５及び図６参照）においては、クランク位置センサ４２、カム位置センサ４４、４５及び基準位置センサ４７からの各検出信号に基づく割り込み処理にて、図６のフローチャートに従いプログラムを実行することにより、カム軸５ａの相対回転角ＴＲと、カム軸５ｂの相対回転角ＴＬとが以下のようにして演算される。ここでは、相対回転角ＴＲの演算について図１０のタイムチャートを参照して説明する。
【００５５】
ステップ１３１では、カム位置センサ４４からカム位置検出信号Ａが入力されたか否かが判定される。即ち、カム位置検出信号Ａが立ち下がると、ステップ１３１にてＹＥＳと判定されて、ステップ１３１ａにおいて、マイクロコンピュータ４８の内蔵のタイマカウンタＢがリセットされて時間の計測を開始する。このタイマカウンタＢは、カム位置検出信号Ａと変換信号ＣＡとの時間差ＴＡＣを計測する。
【００５６】
ステップ１３２では、クランク位置センサ４２からのクランク位置検出信号Ｃが入力されたか否かが判定される。即ち、クランク位置検出信号Ｃが立ち下がると、ステップ１３３において、マイクロコンピュータ４８に内蔵のタイマカウンタＡの現段階における値が、クランク位置センサ４２からのクランク位置検出信号Ｃの周期ＴＣとして記憶される。そして、次回の計測に備えて、タイマカウンタＡがリセットされて、時間の計測を開始する。
【００５７】
ステップ１３４では、変換信号ＣＡが入力されたか否かが判定される。即ち、変換信号ＣＡが立ち下がると、ステップ１３４における判定がＹＥＳとなり、ステップ１３５において、タイマカウンタＢの値がカム位置検出信号Ａと変換信号ＣＡとの時間差ＴＡＣとして記憶される。
次のステップ１３６では、周期ＴＣ及び時間差ＴＡＣに基づき、相対回転角ＴＲがＴＲ＝ＴＡＣ／ＴＣ×３０（℃Ａ）として演算される。以上の処理が繰り返されることで、図１０にて示すように、隣り合うカム位置検出信号Ａのうち突起ＰＡｎに対応するカム位置検出信号Ａとクランク位置信号ＰＣＡｎとの時間差ＴＡＣｎが次々に求められる。そして、この時間差ＴＡＣｎに対応した相対回転角ＴＲｎがステップ１３６の演算式により次々に求められる。この実施例では、７２０（℃Ａ）の期間に４回、相対回転角が演算される。なお、検出相対回転角ＴＬの演算も、上記ＴＲ算出でのカム位置検出信号Ａと変換信号ＣＡをそれぞれカム位置検出信号Ｂと変換信号ＣＢに置き換えることで同様にして行われる。
【００５８】
以上のようにして各カム軸５ａ、５ｂの相対回転角ＴＲ、ＴＬが演算され、このように演算された相対回転角ＴＲ、ＴＬが各カム軸のバルブタイミングを所望の目標相対回転角ｔにフィードバック制御するために利用される。
このようにして、相対回転角演算ルーチン１３０の処理が終了すると、メインプグラムのステップ１４０において、位相差調整装置４０ａの制御量ＤＲが演算される。また、ステップ１５０において、位相差調整装置４０ｂの制御量ＤＬが演算される。これら制御量ＤＲ、ＤＬは、相対回転角ＴＲと目標相対回転角ｔとの差、及び相対回転角ＴＬと目標相対回転角ｔとの差に応じて各ＰＩＤ制御式、ＤＲ＝ｆ（ＴＲ−ｔ）及びＤＬ＝ｆ（ＴＬ−ｔ）に基づいてそれぞれ演算される。
【００５９】
そして、ステップ１６０では、各制御量ＤＲ、ＤＬが出力電流として各リニヤアクチュエータ６４ａ、６４ｂのリニヤソレノイドに出力される。これにより、各リニヤソレノイド６４ａ、６４ｂは、各制御量ＤＲ、ＤＬに応じて各リニヤソレノイドに流れる電流に基づきリニヤ作動し、各スプール弁３０ａ、３０ｂを駆動する。そして、これらスプール弁３０ａ、３０ｂによって、オイルパン２８からオイルポンプ２９によって圧送された作動油の位相差調整装置４０ａ、４０ｂへの供給量が調整される。
【００６０】
これにより、各カム軸５ａ、５ｂの相対回転角は、当該内燃機関の運転状態に応じて最適とされる目標相対回転角ｔにフィードバック制御される。しかも、この実施例では、相対回転角ＴＲ、ＴＬは、カム軸５ａ、５ｂの１回転、即ち、７２０（℃Ａ）の間に４回演算することができるため、高い精度を持って高速に角カム軸５ａ、５ｂの相対回転角をフィードバック制御することができる。
【００６１】
以上のように説明した本実施例では、カム軸上に４個の突起を設置することにより、クランク軸２回転の間に４回バルブタイミング（相対回転角）の検出ができるため、制御周期が短くすることができ、その結果、高い応答性と高い精度を持ったバルブタイミングのフィードバック制御が可能となる。
ここで、本実施例のようにカム軸とスプロケットとの間に中間部材（ピストン１７）を介在させるバルブタイミング調整装置にあっては、中間部材両側の噛み合い構造（ヘリカルスプライン）のガタのために、カム軸の駆動トルクがカム山の作用により変動すると、中間部材の僅かな移動によりバルブタイミングに変化を生じる。
【００６２】
即ち、本実施例のような、変換信号とカム位置検出信号の相対回転角によりバルブタイミングを検出する装置においては、例え、バルブタイミングが一定であっても、カム位置検出信号の設定位置によっては検出されるバルブタイミングが異なってくる。
このため、本実施例のようにカム軸１回転で複数個のカム位置検出信号を発生するものにおいては、信号間で検出されるバルブタイミングが異なる場合がある。このようなバルブタイミングの変化が、マイクロコンピュータ４８に入力されると、フィードバック制御の安定性を損なったり、精度が悪化したり等の制御性を悪化させる要因となる。
【００６３】
この実施例では、カム軸上に設置されるパルサの複数の突起の位置を、共にカム軸上のカム山の登り側がバルブタペットに作用するとき、カム位置センサにより検出されるよう配置している。カム山の登り側がバルブタペットに作用すると、カム軸はバルブタペットより受ける反作用により、回転が減速する。それに伴い、カム軸がクランク側部材より中間部材を通して受ける駆動力は強まり、この力は、カム軸と中間部材及びスプロケットの間の噛み合い構造のガタを無くすよう作用する。
【００６４】
このため、カム山の登り側がバルブタペットに作用するときのクランク側部材とカム軸の連結状態は一定となり、相対回転角の検出バラツキは小さくなる。
図１１及び図１２はカム位置検出信号Ａの設定位置がバルブタイミングの検出に与える影響を調査した試験結果を示す。図１１は、この試験でのカム位置検出信号の設置位置を示すタイミングチャートである。図１１（ａ）はタペットバルブに作用するカムシャフト上のカム山を表し、図１１（ｂ）はカム位置検出信号の発生タイミングを表す。
【００６５】
カム位置検出信号は、カム軸上に８パルスを９０℃Ａ毎の等間隔にて発生しており、各カム位置検出信号ＰＡａ、ＰＡｃ、ＰＡｆ、ＰＡｈはカム山の登り側が作用する位置に、各カム位置検出信号ＰＡｂ、ＰＡｄ、ＰＡｇはカム山の下り側が作用する位置に、カム位置検出信号ＰＡｅはカム山が作用しない位置にそれぞれ対応して発生する。
【００６６】
図１２は、当該内燃機関の回転数毎でのカム位置検出信号間のバルブタイミング検出バラツキをカム位置検出信号ＰＡａを基準に測定した試験結果を示す。カム山の登り側が作用する位置に設置した各カム位置検出信号ＰＡａ、ＰＡｃ、ＰＡｆ、ＰＡｈ間での、バルブタイミング検出バラツキは小さく、当該内燃機関のカム軸回転数の変動の影響も受けにくいが、各カム位置検出信号ＰＡｂ、ＰＡｄ、ＰＡｅ、ＰＡｇを含めるとバルブタイミング検出バラツキは大きくなり、また当該内燃機関のカム軸回転数の変動の影響も受け易くなり、望ましくない。
【００６７】
なお、上記実施例では、Ｖ型８気筒の内燃機関に本発明を適用した例について説明したが、これに代えて、直列６気筒等の種々の気筒配置の内燃機関に本発明を適用して実施してもよい。
また、上記実施例では、クランク軸２回転の間に４個の検出信号を発生させるようにしたが、この信号数は位相差調整装置による位相調整範囲、要求される制御精度、要求される応答性等に応じて設定されるべき数字であり、カム軸上のカム山の数より少なくてもよい。
【００６８】
また、上記実施例では、吸気用カム軸に位相差調整装置を設けた例について説明したが、これに限ることなく、位相差調整装置を排気用カム軸に設けて実施してもよく、この場合には、排気用カム軸にカム位置センサを設ければよい。
また、本発明の実施にあたり、クランク位置センサ、カム位置センサの取り付け位置は、上記実施例にて述べた位置に限らず、それぞれ、位相差調整装置の入力側と出力側とに対応して設けて実施してもよい。
【００６９】
また、上記実施例では、相対回転角ＴＲ、ＴＬが演算される度に制御量を演算するフィードバック制御を採用したが、これに代えて、複数個の相対回転角の平均値に基づいてフィードバック制御を行ってもよい。この場合にも本発明を適用することで、相対回転角の精度を高め、制御性を高めることができる。
また、本発明の実施にあたり、クランク位置センサ、カム軸位置センサ等としては、パルサと電磁ピックアップとを用いたものに限らず、ホール素子、電気抵抗素子等を用いた種々の形式のセンサを利用することができる。
【００７０】
また、上記実施例では、クランク軸に同期してカム軸を回転させる機構としてチェーン駆動式を採用したが、これにかぎらず、ベルト駆動方式やギア駆動方式を採用して実施してもよい。
また、本発明の実施にあたっては、車両に限ることなく、自動二輪車や船舶等のオーバヘッドカム式内燃機関に本発明を適用して実施してもよい。
【００７１】
また、本発明の実施にあたり、オーバヘッドカム式内燃機関に限らず、オーバヘッドバルブ式内燃機関のバルブタイミング調整装置を採用し、これに本発明を適用して実施してもよい。
上記実施例の各フローチャートにおける各ステップは、それぞれ、機能実行手段としてハードロジック構成により実現するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｖ型８気筒ダブルオーバーヘッドカム式内燃機関に適用された本発明に係るバルブタイミング調整装置の一実施例を示す概略全体構成図である。
【図２】図１にて示す吸気側位相差調整装置の拡大断面図である。
【図３】図１のクランク位置センサの拡大正面図である。
【図４】図１の各カム位置センサの拡大正面図である。
【図５】図１のマイクロコンピュータにより実行されるメインプログラムのフローチャートである。
【図６】図５の相対回転角演算ルーチンの詳細を示すフローチャートである。
【図７】図１のマイクロコンピュータにより実行される割り込みプログラムのフローチャートである。
【図８】内燃機関の運転状態との関連における各吸気側カム軸のカムプロフィル及び各カム位置検出信号を示すタイミングチャートである。
【図９】基準位置検出信号、クランク位置検出信号、各変換信号及び各カム位置検出信号を示すタイミングチャートである。
【図１０】クランク位置検出信号、変換信号及びカム位置検出信号を示すタイミングチャートである。
【図１１】内燃機関の運転状態との関連におけるカム山プロフィル及びカム位置検出信号を示すタイミングチャートである。
【図１２】内燃機関の回転数に応じたカム位置信号間のバルブタイミング検出バラツキを信号位置との関係で示すグラフである。
【符号の説明】
１・・・内燃機関、２・・・クランク軸、３・・・タイミングチェーン、
５ａ、５ｂ・・・カム軸、１３ａ、１３ｂ・・・スプロケット、
２９・・・油圧ポンプ、３０ａ、３０ｂ・・・スプール弁、
４０ａ、４０ｂ・・・位相差調整装置、４２・・・クランク位置センサ、
４４ａ、４４ｂ・・・カム軸位置センサ、４８・・・マイクロコンピュータ、
４９・・・電流制御回路。
【図１】
0003543416.tif 000002
【図２】
0003543416.tif 000003
【図３】
0003543416.tif 000004
【図４】
0003543416.tif 000005
【図５】
0003543416.tif 000006
【図６】
0003543416.tif 000007
【図７】
0003543416.tif 000008
【図８】
0003543416.tif 000009
【図９】
0003543416.tif 000010
【図１０】
0003543416.tif 000011
【図１１】
0003543416.tif 000012
【図１２】
0003543416.tif 000013