(57)【要約】【課題】  エンジンのバルブリフトを精度良く検出する。【解決手段】  吸気ロッカーアーム２８の側面に永久磁石３６を取り付け、永久磁石３６の側方に位置するロッカーアームホルダのセンサ支持部２５ａに揺動角センサ３７を取り付け、その検出素子３９を永久磁石３６の移動経路に臨ませる。検出素子３９は吸気ロッカーアーム２８の揺動、つまり永久磁石３６の移動に伴う磁界の変化から吸気ロッカーアーム２８の揺動角を無段階に検出し、それと対応関係にある吸気バルブのバルブリフトを知ることができる。このとき、吸気ロッカーアーム２８が非磁性体で構成されているので、永久磁石３６が発生する磁界が吸気ロッカーアーム２８側に逃げることがなく、かつ永久磁石３６はＮ極３６ａおよびＳ極３６ｂが吸気ロッカーアーム２８の移動方向に沿うように配列されているので、検出素子３９の位置における磁界の変化量を大きくすることができ、これによりバルブリフトの検出精度を高めることができる。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのバルブリフトをバルブ駆動部材（２８）の移動量に基づいて検出するバルブリフト検出装置において、
非磁性体で構成した前記バルブ駆動部材（２８）に、該バルブ駆動部材（２８）の移動方向に沿ってＮ極（３６ａ）およびＳ極（３６ｂ）が配列されるように永久磁石（３６）を取り付けるとともに、前記永久磁石（３６）の移動経路の側方に対向するように配置したセンサ（３７）で磁界の変化を検出し、この磁界の変化に基づいて前記バルブ駆動部材（２８）の移動量を検出することを特徴とするバルブリフト検出装置。
【請求項２】
前記バルブ駆動部材はロッカーアーム（２８）であり、前記センサ（３７）は前記ロッカーアーム（２８）の揺動支持部（２５）に取り付けられることを特徴とする、請求項１に記載のバルブリフト検出装置。
【請求項３】
前記センサ（３７）は前記揺動支持部（２５）のシリンダ軸線方向の上方に取り付けられることを特徴とする、請求項２に記載のバルブリフト検出装置。
【請求項４】
エンジンのバルブリフトをバルブ駆動部材（２８）の移動量に基づいて検出するバルブリフト検出装置において、
磁性体で構成した前記バルブ駆動部材（２８）に非磁性体（４１）を取り付け、前記バルブ駆動部材（２８）の移動方向に沿ってＮ極（３６ａ）およびＳ極（３６ｂ）が配列されるように前記非磁性体（４１）に永久磁石（３６）を取り付けるとともに、前記永久磁石（３６）の移動経路の側方に対向するように配置したセンサ（３７）で磁界の変化を検出し、この磁界の変化に基づいて前記バルブ駆動部材（２８）の移動量を検出することを特徴とするバルブリフト検出装置。
【請求項５】
前記バルブ駆動部材はロッカーアーム（２８）であり、前記センサ（３７）は前記ロッカーアーム（２８）の揺動支持部（２５）に取り付けられることを特徴とする、請求項４に記載のバルブリフト検出装置。
【請求項６】
前記センサ（３７）は前記揺動支持部（２５）のシリンダ軸線方向の上方に取り付けられることを特徴とする、請求項５に記載のバルブリフト検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンのバルブリフトをバルブ駆動部材の移動量に基づいて検出するバルブリフト検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
バルブリフトを高低の二段階に切り換え可能なエンジンにおいて、ロッカーアームの揺動に応じて移動する強磁性体よりなる部材の位置を、例えば電磁ピックアップよりなる揺動角検出手段で検出することで、バルブリフトが高リフト状態にあるか低リフト状態にあるかを検出するものが、下記特許文献１により公知である。
【特許文献１】特開平８−６１０２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、バルブリフトやバルブタイミングを無段階に制御する場合、時々刻々変化するバルブリフトの大きさ、つまりロッカーアームの揺動角を精度良く検出してフィードバックする必要がある。このような場合には、従来の電磁ピックアップを用いたロッカーアームの揺動角検出手段では、検出精度が不充分であるという問題があった。
【０００４】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、エンジンのバルブリフトを精度良く検出することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、エンジンのバルブリフトをバルブ駆動部材の移動量に基づいて検出するバルブリフト検出装置において、非磁性体で構成した前記バルブ駆動部材に、該バルブ駆動部材の移動方向に沿ってＮ極およびＳ極が配列されるように永久磁石を取り付けるとともに、前記永久磁石の移動経路の側方に対向するように配置したセンサで磁界の変化を検出し、この磁界の変化に基づいて前記バルブ駆動部材の移動量を検出することを特徴とするバルブリフト検出装置が提案される。
【０００６】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記バルブ駆動部材はロッカーアームであり、前記センサは前記ロッカーアームの揺動支持部に取り付けられることを特徴とするバルブリフト検出装置が提案される。
【０００７】
また請求項３に記載された発明によれば、請求項２の構成に加えて、前記センサは前記揺動支持部のシリンダ軸線方向の上方に取り付けられることを特徴とするバルブリフト検出装置が提案される。
【０００８】
また請求項４に記載された発明によれば、エンジンのバルブリフトをバルブ駆動部材の移動量に基づいて検出するバルブリフト検出装置において、磁性体で構成した前記バルブ駆動部材に非磁性体を取り付け、前記バルブ駆動部材の移動方向に沿ってＮ極およびＳ極が配列されるように前記非磁性体に永久磁石を取り付けるとともに、前記永久磁石の移動経路の側方に対向するように配置したセンサで磁界の変化を検出し、この磁界の変化に基づいて前記バルブ駆動部材の移動量を検出することを特徴とするバルブリフト検出装置が提案される。
【０００９】
また請求項５に記載された発明によれば、請求項４の構成に加えて、前記バルブ駆動部材はロッカーアームであり、前記センサは前記ロッカーアームの揺動支持部に取り付けられることを特徴とするバルブリフト検出装置が提案される。
【００１０】
また請求項６に記載された発明によれば、請求項５の構成に加えて、前記センサは前記揺動支持部のシリンダ軸線方向の上方に取り付けられることを特徴とするバルブリフト検出装置が提案される。
【００１１】
尚、実施の形態のロッカーシャフトホルダ２５は本発明の揺動支持部に対応し、実施の形態の吸気ロッカーアーム２８は本発明のバルブ駆動部材に対応し、実施の形態の揺動角センサ３７は本発明のセンサに対応する。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の構成によれば、バルブ駆動部材に永久磁石を取り付け、永久磁石の移動経路の側方に対向するように配置したセンサで検出した磁界の変化に基づいてバルブ駆動部材の移動量を検出するので、このバルブ駆動部材の移動量からエンジンのバルブリフトを無段階に検出することができる。このとき、バルブ駆動部材が非磁性体で構成されているので、永久磁石が発生する磁界がバルブ駆動部材側に逃げることがなく、かつ永久磁石はＮ極およびＳ極がバルブ駆動部材の移動方向に沿うように配列されているので、センサの位置における磁界の変化量を大きくすることができ、これによりバルブリフトの検出精度を高めることができる。
【００１３】
また請求項２の構成によれば、バルブ駆動部材がロッカーアームであり、そのロッカーアームの揺動支持部を利用してセンサを取り付けたので、ロッカーアームの揺動中心からセンサまでの距離が小さくなり、その分だけ永久磁石のＮ極およびＳ極間の距離を短くしてバルブリフト検出装置全体を小型化することができる。
【００１４】
また請求項３の構成によれば、センサを揺動支持部のシリンダ軸線方向の上方に取り付けたので、センサの着脱やメンテナンスが容易になる。
【００１５】
また請求項４の構成によれば、バルブ駆動部材に永久磁石を取り付け、永久磁石の移動経路の側方に対向するように配置したセンサで検出した磁界の変化に基づいてバルブ駆動部材の移動量を検出するので、このバルブ駆動部材の移動量からエンジンのバルブリフトを無段階に検出することができる。このとき、磁性体で構成したバルブ駆動部材に取り付けた非磁性体に永久磁石を取り付けたので、永久磁石が発生する磁界がバルブ駆動部材側に逃げることがなく、かつ永久磁石はＮ極およびＳ極がバルブ駆動部材の移動方向に沿うように配列されているので、センサの位置における磁界の変化量を大きくすることができ、これによりバルブリフトの検出精度を高めることができる。
【００１６】
また請求項５の構成によれば、バルブ駆動部材がロッカーアームであり、そのロッカーアームの揺動支持部を利用してセンサを取り付けたので、ロッカーアームの揺動中心からセンサまでの距離が小さくなり、その分だけ永久磁石のＮ極およびＳ極間の距離を短くしてバルブリフト検出装置全体を小型化することができる。
【００１７】
また請求項６の構成によれば、センサを揺動支持部のシリンダ軸線方向の上方に取り付けたので、センサの着脱やメンテナンスが容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１〜図６は本発明の第１の実施の形態を示すもので、図１はエンジンの吸気バルブの動弁機構を示す図（閉弁状態）、図２は図１の２−２線矢視図、図３は図１の３−３線矢視図、図４は図１に対応する作用説明図（開弁状態）、図５は揺動角センサの検出素子と永久磁石との位置関係を示す図、図６は永久磁石の変位に対する揺動角センサの出力の関係を示すグラフである。
【００２０】
図１〜図３に示すように、エンジンのシリンダブロック１１に設けたシリンダ１２にピストン１３が摺動自在に嵌合しており、シリンダブロック１１の上面に結合されたシリンダヘッド１４にピストン１３の頂面に臨む燃焼室１５が形成される。シリンダヘッド１４には吸気バルブシート１６を介して燃焼室１５に連通する吸気ポート１７が形成されており、バルブヘッド１８ａで吸気バルブシート１６を開閉する吸気バルブ１８のバルブステム１８ｂが、シリンダヘッド１４に設けたバルブガイド１９に摺動自在に支持される。バルブステム１８ｂの外周に圧縮状態で配置したバルブスプリング２０の両端が、シリンダヘッド１４の設けたリテーナ２１およびバルブステム１８ｂの上端に設けたリテーナ２２にそれぞれ当接し、このバルブスプリング２０の弾発力で吸気バルブ１８はバルブヘッド１８ａが吸気バルブシート１６に着座する閉弁方向に付勢される。
【００２１】
シリンダヘッド１４の上面に一体に形成されたカムシャフトホルダ２３と、その上面にボルト２４で結合されたロッカーシャフトホルダ２５との間に、カムシャフト２６が回転自在に支持される。ロッカーシャフトホルダ２５に固定された吸気ロッカーシャフト２７に中間部を枢支された吸気ロッカーアーム２８は、吸気ロッカーシャフト２７の外周に支持したコイルスプリング２９でロッカーシャフトホルダ２５の側面に圧接されて軸方向に位置決めされる。吸気ロッカーアーム２８の一端部に設けたローラ３０がカムシャフト２６に設けた吸気カム３１に当接し、吸気ロッカーアーム２８の他端部に設けたアジャストスクリュー３２が吸気バルブ１８のバルブステム１８ｂの上端に当接する。
【００２２】
尚、図２および図３において、符号３３はカムシャフト２６に設けた排気カム、符号３４は排気ロッカーアーム、符号３５は排気ロッカーアーム３４に設けたローラである。
【００２３】
上記構成により、カムシャフト２６の回転に伴って吸気カム３１にローラ３０を当接させた吸気ロッカーアーム２８が吸気ロッカーシャフト２７まわりに揺動することで、アジャストスクリュー３２にバルブステム１８ｂを押圧された吸気バルブ１８が、図１に示す最小バルブリフト位置（全閉位置）と、図４に示す最大バルブリフト位置（全開位置）との間を開閉駆動される。
【００２４】
本実施の形態のカムシャフト２６の軸端部には不図示のカム位相可変機構が設けられており、クランクシャフトの位相に対するカムシャフト２６の位相、つまりバルブタイミングを任意に変更することが可能である。
【００２５】
図２、図３および図５から明らかなように、吸気ロッカーアーム２８は例えばアルミニウムのような非磁性体で構成されており、その一側面に棒状の永久磁石３６が一部埋め込まれるように固定される。永久磁石３６は、その両端のＮ極３６ａおよびＳ極３６ｂを結ぶ方向（以下、軸方向という）が、吸気ロッカーシャフト２７の軸心Ｏを中心とする円の接線方向に沿うように配置される。
【００２６】
一方、ロッカーシャフトホルダ２５の一側面に突設したセンサ支持部２５ａの上面に、吸気ロッカーアーム２８の揺動角を検出する揺動角センサ３７がボルト３８，３８で固定される。揺動角センサ３７には、前記永久磁石３６の移動経路に臨む検出素子３９と、ＩＣチップ４０とが設けられる。
【００２７】
図５から明らかなように、吸気ロッカーアーム２８が実線で示す最小バルブリフト位置（全閉位置）と、鎖線で示す最大バルブリフト位置（全開位置）との間を揺動すると、永久磁石３６は揺動角センサ３７の検出素子３９に対して実線位置と鎖線位置との間を概ね軸方向に移動する。
【００２８】
前記揺動角センサ３７は、ＭＩセンサ（magneto-impedance effect sensor ）と呼ばれるもので、磁界の変化に従い磁性素子の磁気インピーダンスが変化する性質を利用することで、永久磁石３６の相対的な位置変化を検出することができる。即ち、吸気ロッカーアーム２８が吸気ロッカーシャフト２７まわりに揺動すると、揺動角センサ３７の検出素子３９の位置における永久磁石３６の磁界が変化することで、吸気ロッカーアーム２８の揺動角、つまり吸気バルブ１８のバルブリフトを検出することができる。
【００２９】
このとき、永久磁石３６の移動範囲は吸気ロッカーシャフト２６の軸心Ｏと検出素子３９とを結ぶ直線に対して左右対称である。また吸気ロッカーアーム２８の揺動に伴って永久磁石３６の両端のＮ極３６ａおよびＳ極３６ｂが検出素子３９から外れる位置まで揺動しないように、永久磁石３６の長さＬは、そのストロークＳの２倍以上に設定される。
【００３０】
図６のグラフは、検出素子３９に対して永久磁石３６を軸方向（Ｎ極３６ａおよびＳ極３６ｂを結ぶ方向）に移動させたとき、揺動角センサ３７が検出して出力する電圧の変化を示している。このグラフのＡで示す領域では、揺動角センサ３７の出力がリニアに変化することから、その出力と吸気ロッカーアーム２８の揺動角とを一義的に、かつ精度良く対応させることができる。前記領域Ａで検出を行うには、前述したように吸気ロッカーアーム２８の揺動に伴う永久磁石３６の軸方向のストロークＳに対し、永久磁石３６の長さＬをＬ≧２Ｓに設定することが望ましい。但し、永久磁石３６の長さＬを無闇に大きくしても無意味であるため、Ｌは２Ｓよりも僅かに大きい程度が望ましい。
【００３１】
尚、揺動角センサ３７の検出精度を高めるには、永久磁石３６をその軸方向に移動させることが望ましいが、吸気ロッカーアーム２８は揺動運動するため、厳密には永久磁石３６も揺動運動することになる。しかしながら、吸気ロッカーアーム２８の揺動角は小さいため、永久磁石３６は実質的に軸方向に移動するものと見做すことができ、検出精度に対する影響は無視することができる。
【００３２】
以上のように、吸気ロッカーアーム２８に設けた永久磁石３６の移動に伴う磁界の変化を揺動角センサ３７の検出素子３９で検出するので、検出した磁界の変化から吸気ロッカーアーム２８の揺動角を精度良く知ることができ、吸気ロッカーアーム２８の揺動角と１対１の対応関係にある吸気バルブ１８のバルブリフトを連続的にかつ高精度で検出することができる。
【００３３】
また永久磁石３６が取り付けられる吸気ロッカーアーム２８を非磁性体のアルミニウムで構成したので、永久磁石３６の磁界が吸気ロッカーアーム２８側に逃げるのを防止して揺動角センサ３７の検出精度を高めることができる。
【００３４】
更に、吸気ロッカーシャフト２７を支持するロッカーシャフトホルダ２５に揺動角センサ３７を設けたので、吸気ロッカーアーム２８の軸心Ｏから揺動角センサ３７までの距離を短くし、永久磁石３６の長さを最小限に抑えることができる。何故ならば、図６のグラフの領域Ａの特性を得るには永久磁石３６の長さＬをそのストロークＳの２倍以上に設定する必要があるが、吸気ロッカーアーム２８の軸心Ｏから揺動角センサ３７までの距離を短くすると、検出素子３９に対向する永久磁石３６のストロークＳが短くなり、永久磁石３６の長さＬを短くできるからである。
【００３５】
特に、揺動角センサ３７をロッカーシャフトホルダ２５の上面、つまりシリンダ軸線方向の上方に取り付けたので、シリンダヘッド１４からヘッドカバーを外すだけで揺動角センサ３７が露出し、その着脱やメンテナンスが容易になる。
【００３６】
次に、図７および図８に基づいて本発明の第２の実施の形態を説明する。
【００３７】
第１の実施の形態では吸気ロッカーアーム２８をアルミニウムのような非磁性体で構成しているが、第２の実施の形態では吸気ロッカーアーム２８を安価な鉄のような磁性体で構成している。このようにすると、永久磁石３６が発生する磁界が吸気ロッカーアーム２８に逃げてしまって揺動角センサ３７の検出精度が低下する問題がある。そこで第２の実施の形態では、吸気ロッカーアーム２８の一部に非磁性体４１（例えば、合成樹脂）を埋め込み、その非磁性体４１に永久磁石３６を取り付けている。
【００３８】
しかして、この第２の実施の形態によっても、第１の実施の形態と同様の作用効果を達成することができる。
【００３９】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００４０】
例えば、実施の形態では検出素子３９にＭＩセンサを用いているが、ＭＲセンサやホール素子を用いることができる。
【００４１】
また実施の形態では吸気バルブ１８のバルブリフトを検出しているが、同様の構造で排気バルブのバルブリフトを検出することができる。
【００４２】
また本発明を適用するエンジンの動弁機構の構造は任意であり、バルブタイミングを含むバルブリフトを、有段および無段に関わらずに変更可能なものであれば良い。
【００４３】
また検出精度を高めるには、永久磁石３６の移動方向がＮ極３６ａおよびＳ極３６ｂを結ぶ軸方向に厳密に一致していることが望ましいが、永久磁石３６の移動方向が前記軸方向に対して若干の角度を有していても問題はなく、本願発明の権利範囲にはこのような場合が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】第１の実施の形態に係るエンジンの吸気バルブの動弁機構を示す図（閉弁状態）
【図２】図１の２−２線矢視図
【図３】図１の３−３線矢視図
【図４】図１に対応する作用説明図（開弁状態）
【図５】揺動角センサの検出素子と永久磁石との位置関係を示す図
【図６】永久磁石の変位に対する揺動角センサの出力の関係を示すグラフ
【図７】第２の実施の形態に係る前記図２に対応する図
【図８】第２の実施の形態に係る前記図３に対応する図
【符号の説明】
【００４５】
２５      ロッカーシャフトホルダ（揺動支持部）
２８      吸気ロッカーアーム（バルブ駆動部材）
３６      永久磁石
３６ａ    Ｎ極
３６ｂ    Ｓ極
３７      揺動角センサ（センサ）
４１      非磁性体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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