(57)【要約】【課題】飛び出し感等のドライバビリティの悪化を抑制でき、かつスロットル操作量に対するエンジン出力の応答性を高めることができるエンジンのバルブタイミング制御装置を提供する。【解決手段】ＥＣＵ（可変機構制御部）３３は、運転者が出力増加を意図していないと判断すると、カム軸２２の位相を制御目標値Ａに向かって基準更新速度Ｃ１で変化させ、運転者が出力増加を意図している判断すると、上記カム軸２２の位相を制御目標値Ａに向かって上記基準更新速度Ｃ１より大きい過渡時更新速度Ｃ２で変化させる。【選択図】      図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気弁と、排気弁と、該吸気弁を開閉駆動する吸気カム軸と、該排気弁を開閉駆動する排気カム軸と、該吸気カム軸及び排気カム軸の位相を変化させるバルブタイミング可変機構と、該バルブタイミング可変機構による制御目標値をエンジン運転状態に応じて設定する制御目標値設定部と、制御開始条件が成立すると上記吸気カム軸及び排気カム軸の位相が上記制御目標値に向かって変化するよう上記バルブタイミング可変機構を制御する可変機構制御部とを備えたエンジンのバルブタイミング制御装置であって、
さらに、運転者が出力増加を意図しているか否かを判断する運転者意志判断手段を備え、
上記可変機構制御部は、上記運転者意志判断手段により、運転者が出力増加を意図していないと判断されると、上記吸気カム軸及び排気カム軸の位相を上記制御目標値に向かって基準更新速度で変化させ、
運転者が出力増加を意図している判断されると、上記吸気カム軸及び排気カム軸の位相を上記制御目標値に向かって上記基準更新速度より大きい過渡時更新速度で変化させることを特徴とするエンジンのバルブタイミング制御装置。
【請求項２】
請求項１において、さらにスロットル開速度検出手段を備え、
上記運転者意志判断手段は、スロットル開速度検出手段が検出したスロットル開速度が所定値以上のとき運転者が出力増加を意図していると判断することを特徴とするエンジンのバルブタイミング制御装置。
【請求項３】
請求項１において、変速装置と、該変速装置のシフト位置を検出するシフト位置検出手段とを備え、
上記運転者意志判断手段は、上記シフト位置検出手段が、上記変速装置がシフトダウン位置に切り換えられたことを検出したとき運転者が出力増加を意図していると判断することを特徴とするエンジンのバルブタイミング制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの運転状態に応じて吸気弁や排気弁の開閉タイミングを変化させるようにしたエンジンのバルブタイミング制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車や自動二輪車では、エンジンの回転速度等の運転状態に応じて吸気弁や排気弁の開閉タイミングを変化させるバルブタイミング制御装置を備える場合がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この種のバルブタイミング制御装置では、図１１に示すように、エンジン始動時ａから制御開始条件成立時ｂまでの間は、初期化処理用待機時間ｔとなっている。ところで、この待機時間ｔ中においても、エンジン運転状態に応じて制御目標値Ａが変化するため、制御開始条件成立時ｂにおいては制御目標値Ａと実際の進角値との差が大きくなり、実際の進角値を目標値Ａに向かって短時間で変化させようとすると、進角更新速度（単位時間当たりの進角量）Ｂ１が過大となる。このため、エンジン出力が急に増大することにより飛び出し感が生じる等のドライバビリティへの悪影響が懸念される。特に、自動二輪車等の軽量小型車両では、自動車等に比べてその影響が顕著である。
【０００４】
このような飛び出し感を抑制するには、図１２に示すように、制御開始条件成立時ｂからの制御目標値Ａに対する進角更新速度をＢ２のように小さく設定することが考えられる。
【特許文献１】特開２００５−５４５９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述のように制御開始条件成立時における進角更新速度を小さく設定すると、制御開始条件成立後に運転者がスロットル開度を大きく操作しても、進角値が制御目標値に一致するまでに時間がかかる。このため、運転者が加速を意図しているにもかかわらずエンジン出力があまり増加せず、応答性が低いという問題が生じる。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたもので、飛び出し感等のドライバビリティの悪化を抑制でき、かつスロットル操作量に対するエンジン出力の応答性を高めることができるエンジンのバルブタイミング制御装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、吸吸気弁と、排気弁と、該吸気弁を開閉駆動する吸吸気カム軸と、該排気弁を開閉駆動する排気カム軸と、該吸気カム軸及び排気カム軸の位相を変化させるバルブタイミング可変機構と、該バルブタイミング可変機構による制御目標値をエンジン運転状態に応じて設定する制御目標値設定部と、制御開始条件が成立すると上記カム軸の位相が上記制御目標値に向けて変化するよう上記バルブタイミング可変機構を制御する可変機構制御部とを備えたエンジンのバルブタイミング制御装置であって、さらに、運転者が出力増加を意図しているか否かを判断する運転者意志判断手段を備え、上記可変機構制御部は、上記運転者意志判断手段により、運転者が出力増加を意図していないと判断されると、上記カム軸の位相を上記制御目標値に向かって基準更新速度で変化させ、運転者が出力増加を意図している判断されると、上記カム軸の位相を上記制御目標値に向かって上記基準更新速度より大きい過渡時更新速度で変化させることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係るバルブタイミング制御装置によれば、運転者が出力増加を意図していないときは、カム軸の位相を制御目標値に向かって基準更新速度で変化させるようにしたので、制御開始条件成立後における進角値の変化量が過大となることはなく、飛び出し感等のドライバビリティへの悪影響を回避できる。
【０００９】
一方、運転者が出力増加を意図しているときには、カム軸の位相を制御目標値に向かって基準更新速度より大きい過渡時更新速度で変化させるようにしたので、運転者が例えばスロットルを大きく開操作したときには、進角値が大きく変化することから、運転者の意図に対応したエンジン出力が得られ、応答性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１ないし図１０は、本発明の一実施形態によるエンジンのバルブタイミング制御装置を説明するための図である。
【００１２】
図において、１は本実施形態のバルブタイミング制御装置が配設された自動二輪車を示している。該自動二輪車１は、クレードル型の車体フレーム２と、該車体フレーム２に懸架支持されたエンジン３と、上記車体フレーム２の前端のヘッドパイプ２ａによりフロントフォーク４を介して左右操向可能に支持された前輪５と、上記車体フレーム２のリヤアームブラケット部２ｂによりリヤアーム６を介して上下揺動可能に支持された後輪７と、上記車体フレーム３のエンジン３の上方に配置された鞍乗型のシート９とを有している。なお、８ａはエンジン３に空気を供給する吸気ダクトであり、８ｂはエンジン３に接続された排気管、８ｃはマフラである。
【００１３】
上記エンジン３は、水冷式４サイクルＶ型４気筒エンジンであり、前シリンダ１０ａ，後シリンダ１０ｂがＶバンクをなすよう形成されたシリンダブロック１０の下合面１０ｃに、クランク軸１１ａ及び変速装置１１ｂが収容されたクランクケース１２を結合し、上記前，後シリンダ１０ａ，１０ｂの上合面１０ｄ，１０ｄに前，後シリンダヘッド１３，１４を結合し、さらに該前，後シリンダヘッド１３，１４に前，後ヘッドカバー１５，１６を装着した概略構造を有している。また上記クランクケース１２内には上記変速装置１１ｂのシフト位置を検出するシフトセンサ３２が配設されている。なお、上記前シリンダ側と後シリンダ側とは略同一構造であるので、主として前シリンダ側の構造について説明する。
【００１４】
上記前，後シリンダ１０ａ，１０ｂには、それぞれ一対のシリンダボア１０ｅ，１０ｅが車幅方向に並列させて形成され、各シリンダボア１０ｅ内にはピストン１７が挿入配置され、各ピストン１７はコンロッド１８を介して上記クランク軸１１に連結されている。
【００１５】
上記前，後シリンダヘッド１３，１４の下合面１３ａ，１４ａには燃焼凹部１３ｂ，１４ｂが形成され、該各燃焼凹部１３ｂ，１４ｂには排気ポート１３ｃ，１４ｃ及び吸気ポート１３ｄ，１４ｄが開口している。
【００１６】
上記前，後シリンダヘッド１３，１４には、排気ポート１３ｃ，１４ｃ及び吸気ポート１３ｄ，１４ｄの燃焼室開口を開閉する排気弁１９，吸気弁２０が配置されている。該排気弁１９，吸気弁２０の上端には、バルブリフタ１９ａ，２０ａを介して排気カム軸２１，吸気カム軸２２のカムノーズ２１ａ，２２ａが摺接している。
【００１７】
上記排気カム軸２１，吸気カム軸２２は、クランク軸１１と平行に配置され、吸気カム軸２２がＶバンク内側に、排気カム軸２１がＶバンク外側に配置されている。
【００１８】
上記前，後シリンダヘッド１３，１４の各吸気ポート１３ｄ，１４ｄには、下流側スロットル弁２３ａ，上流側スロットル弁２３ｂを内蔵するスロットルボディ２３が接続されている。この各スロットルボディ２３には、燃料噴射弁２４が燃料を吸気ポート１３ｄ，１４ｄの燃焼室開口に向けて噴射するよう装着されている。
【００１９】
上記クランク軸１１には、前，後シリンダ用のクランクスプロケット１１ａが形成されている。上記吸気カム軸２２の軸方向中央部には、カムスプロケット２６が該吸気カム軸２２に対する位相を変化可能に装着されている。該カムスプロケット２６はタイミングチェーン２７を介して上記クランクスプロケット１１ａに連結されている。
【００２０】
上記吸気カム軸２２には、吸気側タイミングギヤ２８が該吸気カム軸２２に対する位相を変化可能に装着されている。この吸気側タイミングギヤ２８は、上記カムスプロケット２６に該スプロケット２６と共に回転するよう固定されている。
【００２１】
上記吸気側タイミングギヤ２８には、上記排気カム軸２１に該排気カム軸２１と共に回転するよう固定された排気側タイミングギヤ２９が噛合している。これにより、クランク軸１１の回転がタイミングチェーン２７によりカムスプロケット２６及び吸気側タイミングギヤ２８を介して吸気カム軸２２に伝達され、該吸気カム軸２２の回転が吸気側，排気側タイミングギヤ２８，２９を介して排気カム軸２１に伝達される。該排気，吸気カム軸２１，２２が回転することにより、排気弁１９，吸気弁２０が軸方向に進退し、排気ポート１３ｃ，１４ｃ，吸気ポート１３ｄ，１４ｄの燃焼室開口が開閉される。
【００２２】
上記エンジン３は、上記吸気弁２２の開閉タイミングを変化させるバルブタイミング制御装置３０を備えている。
【００２３】
このバルブタイミング制御装置３０は、上記吸気カム軸２２とカムスプロケット２６及び吸気側タイミングギヤ２８との位相を変化させるバルブタイミング可変機構３１と、該バルブタイミング可変機構３１の動作を制御するＥＣＵ３３を備えている。このＥＣＵ３３は、上記バルブタイミング可変機構３１の制御目標値Ａをエンジン運転状態に応じて設定する制御目標値設定部３３ａとして、制御開始条件成立後における上記吸気カム軸２２の位相が上記制御目標値Ａに向かって所定の基準更新速度で、又は過渡時更新速度で変化するよう上記バルブタイミング可変機構３１を制御する可変機構制御部３３ｂとして、さらには運転者が出力増加を意図しているか否かを判断する運転者意志判断手段３３ｃとして機能する。なお、上記制御目標値設定部３３ａは、具体的には、エンジン回転速度，吸入空気量，スロットル開度等に基づいて進角量が設定されたマップであり、上記ＥＣＵ３３に内蔵されている。
【００２４】
上記バルブタイミング可変機構３１は、以下の構造を有している。上記吸気カム軸２２の軸方向中央部には、該カム軸２２より大径のボス部２２ｂが形成され，該ボス部２２ｂの外周面には、インナロータ３７の内周面が油密に嵌合固定されている。
【００２５】
上記インナロータ３７の外周面には、上記カムスプロケット２６の内周面が相対回転可能にかつ油密に摺接している。該カムスプロケット２６の内周面には、周方向に所定間隔をあけて凹部２６ａが形成されている。この各凹部２６ａ同士の間の部分が内方に突出するボス部２６ｂとなっており、各ボス部２６ｂの内面が上記インナロータ３７の外周面３７ａに摺接している。
【００２６】
上記吸気側タイミングギヤ２８の内周面２８ａは、上記吸気カム軸２２のボス部２２ｂの外周面に相対回転可能にかつ油密に摺接している。また上記カムスプロケット２６には、各凹部２６ａ部分を覆うようにカバープレート３８が配置されており、該カバープレートは３８は、カムスプロケット２６を挟んで吸気側タイミングギヤ２８にボルト締め固定されている。
【００２７】
このようにして、上記カムスプロケット２６の各凹部２６ａ，インナロータ３７の外周面３７ａ，吸気側タイミングギヤ２８及び上記カバープレート３８で囲まれた空間が油圧室Ｃとなっている（図４参照）。
【００２８】
上記インナロータ３７の外周部には、ベーン４０が上記油圧室Ｃ内に位置するように配設されている。この各ベーン４０は、上記カムスプロケット２６の凹部２６ａの内周面に摺接するよう径方向外方に付勢されており、各ベーン４０により上記油圧室Ｃは進角側油圧室Ａと遅角側油圧室Ｂとに画成されている。
【００２９】
上記進角側油圧室Ａに油圧が供給されると、吸気カム軸２２がカムスプロケット２６及び吸気側タイミングギヤ２８に対して反時計回りに相対回転し、よって吸気弁２０の開閉タイミングが進角側に変化する。
【００３０】
上記前，後シリンダヘッド１３，１４の内側壁１３ｅ，１４ｅの外側には、油圧切換えバルブ４１，４１が配置されている。該油圧切換えバルブ４１は、吸気カム軸２２と平行でＶバンク側に位置するよう配置されている。
【００３１】
上記油圧切換えバルブ４１は、図６に示すように、筒状のシリンダ４２と、該シリンダ４２内に軸方向に進退可能に挿入配置された弁体４３と、上記シリンダ４２の一端に配置され、上記弁体４３を進退駆動するソレノイド４４とを備えている。
【００３２】
上記弁体４３は、リターンばね４５で後退位置に付勢されており、該弁体４３の外周面には、軸方向中央部に導入凹部４３ａが、その軸方向両側にドレン凹部４３ｂ，４３ｂが形成されている。
【００３３】
上記シリンダ４２には、導入孔４２ａ，遅角側出口４２ｂ，進角側出口４２ｃ及びドレン孔４２ｃ，４２ｃが形成されている。
【００３４】
上記シリンダ４２の遅角側出口４２ｂは、遅角側油圧通路４６，吸気カム軸２２内に形成された遅角側カム軸通路２２ｃを介して上記遅角側油圧室Ｂに連通している。同様に、進角側出口４２ｃは、進角側油圧通路４７，進角側カム軸通路２２ｄを介して上記進角側油圧室Ａに連通している。
【００３５】
上記シリンダヘッド１３には、上記シリンダ４２の導入孔４２ａに連通するオイルフィルタ室１３ｇが形成され、該フィルタ室１３ｇにはオイルフィルタ４８が収容されている。
【００３６】
また上記オイルフィルタ室１３ｇには、オイル供給通路５０が接続されており、該オイル供給通路５０の上流端部には油圧制御弁５１を介在させてオイルポンプ４９が接続されている。
【００３７】
エンジン回転速度が所定回転速度以下のときには、吸気弁２０の開閉タイミングは図６に示す遅角状態となっている。即ち、油圧切換えバルブ４１の弁体４３は、後端位置に移動しており、導入凹部４３ａと遅角側出口４２ｂとが連通している。このため油圧は、遅角側油圧室Ｂに供給されている。バルブタイミング可変機構３１では、遅角側油圧室Ｂが最大開度となり、吸気カム軸２２はカムスプロケット２６に対して時計回りに相対回転した位置にあり、吸気弁２０の開閉タイミングは遅角状態にある（図１０の破線参照）。
【００３８】
エンジン回転速度が所定回転速度を越えると、弁体４３がソレノイド４４により前進側に駆動され、導入凹部４３ａと進角側出口４２ｃとが連通し、油圧は進角側油圧室Ａに供給される。すると、進角側油圧室Ａが拡張し、これに伴って吸気カム軸２２が、反時計回りに、つまり吸気カム軸２２の回転する矢印ａ方向に相対回転し、これにより吸気弁２０の開閉タイミングが進角する（図１０の実線参照）。図１０に示すように、上記進角状態では、排気弁と吸気弁とのオーバラップ量ｗ１が遅角状態のオーバラップ量ｗ２より大きくなる。なお、遅角側油圧室Ｂ内のオイルは、上記油圧供給時と逆方向に流れ、ドレン凹部４３ｂからドレン孔４２ｄを通って回収される。
【００３９】
上記ＥＣＵ３３は、シフト位置を検出するシフトセンサ３２，クランク軸角度を検出するクランクセンサ５５，吸気カム軸２２の位相角度を検出するカムセンサ５６，スロットル弁２３ａ，２３ｂの開度を検出するスロットルセンサ５７及び吸入空気圧を検出する吸気圧センサ５８からの検出値に基づいて、制御開始条件成立後における吸気カム軸２２の位相が制御目標値Ａに一致するようバルブタイミング可変機構３１を制御する。
【００４０】
ここで、バルブタイミング可変機構３１を制御するに当たっては、図８に示すように、エンジン始動時ａから制御開始条件成立時ｂまでの間は待機時間ｔとなっている。この待機時間ｔは、バルブタイミング可変制御を実施するのに十分なエンジン運転状態となるまでに必要と考えられる時間であって、この待機時間ｔの間は、バルブタイミングの可変制御は行われない。
【００４１】
上記ＥＣＵ３３は、上述のように運転者が出力増加を意図しているか否かを判断する運転者意志判断手段３３ｃとして機能する。具体的には、上記ＥＣＵ３３はスロットルセンサ５７からのスロットル弁の開度に基づいてスロットル開速度（単位時間当たりのスロットル開度増加量）を求め、このスロットル開速度が所定値以下のときは運転者が出力増加を意図していないと判断し、スロットル開速度が所定値を越えたときには運転者が出力増加を意図している判断する。なお、スロットル弁の開度が所定値以上のとき運転者が出力増加を意図していると判断するようにしても良い。
【００４２】
そして、ＥＣＵ３３は、制御開始条件成立時ｂ以降に、スロットル開速度が所定値ｓ１以下、例えば０、つまりスロットル弁開度に変化がないときは、吸気カム軸２２の位相を制御目標値Ａに向かって基準更新速度Ｃ１で変化させるよう構成されている。一方、制御開始条件成立時ｂ以降に、スロットル開速度が所定値ｓ２以上のときは、吸気カム軸２２の位相を制御目標値Ａに向かって上記基準更新速度Ｃ１より大きい過渡時更新速度Ｃ２で変化させるように構成されている。より詳細には、上記過渡時更新速度Ｃ２は、スロットル開速度が大きいほど大きい値に設定されている。
【００４３】
上記ＥＣＵ３３の動作を図９のフローチャートに沿って説明する。
【００４４】
エンジンが始動すると，進角値（ガード値）は０に設定され、制御開始条件が成立しているか否か、つまり待機時間ｔが経過したか否かが判定され、制御開始条件が成立したと判定されると、スロットル開度の変化量が読み込まれる（ステップＳ１〜Ｓ３）。このスロットル開度の変化量、つまりスロットル開速度が０である場合には、運転者が出力増加を意図していないと判断され、上記ガード値が通常更新値で更新され、吸気カム軸の位相は制御目標値に向かって基準更新速度で変化される。そしてガード値が最大値（目標値）に達すると、上記吸気カム軸の位相が制御目標値に達したとして、制御は終了する（ステップＳ４，Ｓ５）。
【００４５】
一方、 ステップＳ３において、スロットル開速度の変化量が０でない場合には、運転者が出力増加を意図していると判断され、上記ガード値がスロットル変化量に応じた過渡時更新値で更新され、吸気カム軸の位相は制御目標値に向かって上記基準更新速度より大きい過渡時更新速度で変化される（ステップＳ６）。
【００４６】
本実施形態によれば、運転者が出力増加を意図していないときは、吸気カム軸２２の位相を制御目標値Ａに向かって基準更新速度Ｃ１で変化させるようにしたので、制御開始条件成立時ｂ以降における進角値の単位時間当たりの変化量を小さくすることができ、飛び出し感等のドライバビリティへの悪影響を抑制できる。
【００４７】
一方、運転者がスロットル操作量を大きくして出力増加を意図していると判断されたときには、吸気カム軸２２の位相を制御目標値Ａに向かって基準更新速度Ｃ１より大きく、かつスロットル開速度に応じた過渡時更新速度Ｃ２で変化させるようにしたので、運転者が加速操作をしたときには、進角値が短時間で大きく変化することから、運転者の出力増加意図に対応したエンジン出力が得られ、応答性を高めるができる。
【００４８】
本実施形態では、スロットル開速度が０でないとき運転者が出力増加を意図していると判断するようにしたので、既存のスロットルセンサ５７を有効利用して運転者の意志を判断することができる。
【００４９】
ここで、上記実施形態では、スロットル開速度が０でない場合は運転者が出力増加を意図していると判断するとともに、スロットル開速度が大きいほど速い過渡時更新速度で位相を変化させたが、スロットル開速度が所定値以下の場合は運転者が出力増加を意図しておらず、所定値を越えたとき出力増加を意図していると判断し、位相の変化速度を基準更新速度と過渡時更新速度の２段階に設定するようにしても良い。
【００５０】
また、上記実施形態では、運転者意志判断手段として、スロットル開速度を例に説明したが、本発明の運転者意志判断手段では、変速装置がシフトダウンされたときに運転者が出力増加を意図していると判断するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施形態によるエンジンのバルブタイミング制御装置を備えた自動二輪車の側面図である。
【図２】上記エンジンの一部断面側面図である。
【図３】上記エンジンの断面側面図である。
【図４】上記エンジンのバルブタイミング可変機構の断面側面図である。
【図５】上記エンジンの排気，吸気カム軸の断面平面図である。
【図６】上記バルブタイミング可変機構の断面正面図である。
【図７】上記バルブタイミング制御装置のブロック構成図である。
【図８】上記バルブタイミング制御装置の特性図である。
【図９】上記バルブタイミング制御装置の動作を説明するためのフローチャート図である。
【図１０】上記バルブタイミング制御装置の特性図である。
【図１１】本発明の成立過程を説明するための特性図である。
【図１２】本発明の成立過程を説明するための特性図である。
【符号の説明】
【００５２】
３  エンジン
１１ｂ  変速装置
１９  排気弁
２０  吸気弁
２１  排気カム軸
２２  吸気カム軸
３０  バルブタイミング制御装置
３１  バルブタイミング可変機構
３２  シフト位置検出手段
３３ａ  制御目標値設定部
３３ｂ  可変機構制御部
３３ｃ  運転者意志判断手段
【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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【図９】
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【図１０】
2008138519.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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