(57)【要約】【課題】内燃機関を大型化することなく、バルブタイミングを適切に検出できるとともに、製造コストを削減することができる内燃機関のバルブタイミング検出装置をを提供する。【解決手段】内燃機関３の回転に同期して開閉されるとともに、上方に配置されたアクチュエータ３９により開弁状態に保持される機関弁ＩＶ１のバルブタイミングを検出する内燃機関３のバルブタイミング検出装置１であって、機関弁ＩＶ１と同期して作動する被検出部５と、アクチュエータ３９の下方でかつ被検出部５と対向する位置に配置され、被検出部５が近接したときに検出信号を出力する近接センサ７と、を備えている。【選択図】　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の回転に同期して開閉されるとともに、上方に配置されたアクチュエータにより開弁状態に保持される機関弁のバルブタイミングを検出する内燃機関のバルブタイミング検出装置であって、
前記機関弁と同期して作動する被検出部と、
前記アクチュエータの下方でかつ前記被検出部と対向する位置に配置され、当該被検出部が近接したときに検出信号を出力する近接センサと、
を備えていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング検出装置。
【請求項２】
前記近接センサは、前記機関弁の側方に設けられ、前記被検出部が近接したときに当該被検出部の移動方向と直交する方向に当該被検出部と対向するように配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング検出装置。
【請求項３】
前記被検出部は、前記機関弁のバルブスプリングを保持する円盤状のリテーナの最大径部で構成されていることを特徴とする、請求項２に記載の内燃機関のバルブタイミング検出装置。
【請求項４】
前記近接センサは、前記内燃機関のシリンダヘッドに取り付けられていることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の内燃機関のバルブタイミング検出装置。
【請求項５】
前記機関弁が前記シリンダヘッドに設けられた吸気ポートを開閉する吸気弁であり、前記近接センサは、前記吸気ポートの上方に配置されていることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記載の内燃機関のバルブタイミング検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の回転に同期して開閉されるとともに、上方に配置されたアクチュエータにより開弁状態に保持される機関弁（吸気弁および排気弁）のバルブタイミングを検出する内燃機関のバルブタイミング検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、機関弁の変位を検出する変位検出装置として、例えば特開２００１−２２１６５３号公報に開示されたものが知られている。この変位検出装置は、すべての各機関弁がそれぞれの電磁式動弁機構によって駆動されるタイプの内燃機関に適用されたものである。各電磁式動弁機構は、一対の電磁石と、これらの間に配置され、各機関弁に連結されたアーマチュアとを備えており、これらの電磁石が励磁・非励磁されることにより、アーマチュアが駆動され、機関弁が開閉される。変位検出装置は、機関弁のバルブタイミングを電磁式動弁機構によって精度良く制御するために、機関弁の変位をそのストロークの全領域にわたって検出するように構成されている。具体的には、電磁式動弁機構内に変位検出部を備えている。この変位検出部は、アーマチュアの上側（以下、各機関弁が開弁時に移動する側を下側とする）に連結されたばね受けと、電磁式動弁機構の本体に固定されたハウジングを備えている。ばね受けは、非磁性材によって構成されているとともに、上方に突出する突出部を有しており、突出部は、ハウジング内に収容されている。この突出部には、上下に互いに異なる磁極を有する永久磁石が取り付けられており、この永久磁石の長さは、機関弁の最大変位量よりも大きな値に設定されている。ハウジング内には、磁界に比例した電圧を出力するホール素子が、永久磁石に対向するように取り付けられている。
【０００３】
以上の構成により、機関弁が開閉するのに伴って、ばね受けの突出部がアーマチュアと一緒にハウジングに対して上下方向に往復動することによって、永久磁石の異なる磁極がホール素子と交互に対向し、ホール素子の周囲の磁束密度が変化する。それにより、ホール素子から出力される電圧が変化し、この電圧の変化に基づいて機関弁の変位が検出される。このように、変位検出装置によって、機関弁の変位がそのストローク領域の全体にわたって連続的に検出される。
【０００４】
また、機関弁の変位を変位センサによって検出し、この変位センサの検出結果に応じて機関弁のバルブタイミングを制御する制御装置が、例えば特開２００１−１７３４６８号公報に開示されている。この制御装置では、各機関弁は、上述した従来技術と同様、電磁式動弁機構によって駆動される。
【０００５】
変位センサは、渦電流式センサおよびインダクタンス変化を検出するタイプのセンサなどによって構成されている。また、この変位センサは、電磁式動弁機構の側方に設けられており、その検出信号は制御装置に出力される。また、この制御装置では、変位センサの出力特性のばらつきなどを補償するための複数のしきい値が設定されている。そして、これらのしきい値と変位センサから出力された検出信号とを、コンパレータおよびＤＡコンバータを用いて比較することによって、各機関弁の変位がそのストローク領域の全体にわたって連続的に決定される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の変位検出装置では、変位検出部が電磁式動弁機構内に設けられていることから、その分、電磁式動弁機構が高くなり、内燃機関の高さも大きくなってしまう。また、変位検出部には、機関弁の変位を連続的に検出するために、永久磁石、これとアーマチュアを連結するためのばね受け、およびホール素子を収容するハウジングを設けなければならず、部品点数が多い。さらに、ホール素子の周囲の磁束密度の変化に基づいて機関弁の変位を決定する関係上、ばね受けとして非磁性材を使用しなければならず、磁性体であるアーマチュアとは別の部品として設ける必要がある。以上により、部品点数の増加によって、変位検出装置の製造コストが高くなってしまう。
【０００７】
また、変位センサによって機関弁の変位を検出し、この検出結果に応じて機関弁のバルブタイミングを制御する場合には、複数のしきい値と変位センサの出力を比較するためにコンパレータおよびＤＡコンバータを設けなければならないため、制御装置の処理回路が複雑になり、そのコストアップの要因となる。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、内燃機関を大型化することなく、バルブタイミングを適切に検出できるとともに、製造コストを削減することができる内燃機関のバルブタイミング検出装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、請求項１による発明は、内燃機関３の回転に同期して開閉されるとともに、上方に配置されたアクチュエータ（実施形態における（以下、本項において同じ）電磁アクチュエータ３９）により開弁状態に保持される機関弁（第１吸気弁ＩＶ１）のバルブタイミングを検出する内燃機関のバルブタイミング検出装置１であって、機関弁と同期して作動する被検出部（リテーナ５）と、アクチュエータの下方でかつ被検出部と対向する位置に配置され、被検出部が近接したときに検出信号を出力する近接センサ７と、を備えていることを特徴とする。
【００１０】
この内燃機関のバルブタイミング検出装置によれば、近接センサは、機関弁と同期して作動する被検出部が近接したときに、検出信号を出力する。また、近接センサは被検出部と対向する位置に配置されているので、近接センサの検出信号によって、機関弁の変位が近接センサの配置位置に応じた所定変位に達したバルブタイミングを検出することができる。なお、機関弁を開弁状態に保持するアクチュエータを制御するためには、機関弁の変位をそのストローク領域の全体にわたって連続的に検出する必要はなく、機関弁がある特定の変位に達したタイミングを検出できれば十分である。また、近接センサがアクチュエータの下方に配置されているので、電磁式動弁機構内に変位検出部を設けた従来の変位検出装置と異なり、内燃機関の高さを増大させることなく、検出装置をコンパクトに配置することができる。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング検出装置１において、近接センサ７は、機関弁の側方に設けられ、被検出部が近接したときに被検出部の移動方向と直交する方向に被検出部と対向するように配置されていることを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、被検出部が近接したときに、近接センサが被検出部の移動方向と直交する方向に被検出部と対向するので、例えば近接センサが被検出部の移動方向に対向する場合と比較して、被検出部が近接センサに近接したタイミング、すなわち機関弁の特定のバルブタイミングを精度良く検出することができる。また、近接センサが機関弁の側方に設けられているので、機関弁の上方に近接センサを設けるためのスペースを確保する必要がなく、近接センサをコンパクトに配置することができる。
【００１３】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の内燃機関３のバルブタイミング検出装置１において、被検出部は、機関弁のバルブスプリング６を保持する円盤状のリテーナ５の最大径部で構成されていることを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、被検出部が、機関弁のバルブスプリングを保持するために通常設けられるリテーナで構成されているので、バルブタイミングの検出のための特別な部品を新たに設ける必要がなく、したがって、部品点数の削減によって製造コストを削減することができる。また、円盤状のリテーナの最大径部によって被検出部が構成され、近接センサとの近接時に、この最大径部がリテーナの移動方向と直交する方向に近接センサと対向するので、機関弁の作動に伴ってリテーナが回転しても、バルブタイミングの検出精度を維持できるとともに、近接センサがリテーナの移動の邪魔になることがない。
【００１５】
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の内燃機関３のバルブタイミング検出装置１において、近接センサは、内燃機関３のシリンダヘッド３ａに取り付けられていることを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、近接センサがシリンダヘッドに直接、取り付けられているので、これを取り付けるための特別な部品が不要になり、部品点数を削減できる。また、近接センサを剛性の高いシリンダヘッドに安定した状態で取り付けることができるので、例えば、取付部材を介して取り付ける場合と比較して、バルブタイミングの検出精度を向上させることができる。
【００１７】
請求項５に係る発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の内燃機関３のバルブタイミング検出装置１において、機関弁がシリンダヘッド３ａに設けられた吸気ポート３ｂを開閉する吸気弁（第１吸気弁ＩＶ１）であり、近接センサは、吸気ポート３ｂの上方に配置されていることを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、近接センサが吸気ポートの上方に配置されているので、近接センサへの排気ガスの熱の影響を抑制でき、それにより、近接センサの劣化を抑制することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る内燃機関のバルブタイミング検出装置について説明する。図１は、本発明のバルブタイミング検出装置（以下「検出装置」という）１およびこれを適用した内燃機関３の概略構成を示している。この内燃機関（以下「エンジン」という）３は、図示しない車両に搭載された直列４気筒（図２に１気筒のみ図示）ＤＯＨＣ型のガソリンエンジンである。図２に示すように、各気筒４には、機関弁として、第１および第２の吸気弁ＩＶ１（吸気弁）、ＩＶ２と、第１および第２の排気弁ＥＶ１、ＥＶ２が設けられている。また、図３に示すように、エンジン３のシリンダヘッド３ａには、吸気ポート３ｂおよび排気ポート３ｃが形成され、それぞれ燃焼室３ｄに連通している。吸気弁ＩＶ１、ＩＶ２および排気弁ＥＶ１、ＥＶ２は、吸気ポート３ｂまたは排気ポート３ｃを閉鎖する閉弁位置（図３に示す位置）と、燃焼室３ｄ内に突出し、吸気ポート３ｂまたは排気ポート３ｃを開放する全開位置（図示せず）との間で、移動自在に設けられている。
【００２０】
また、両吸気弁ＩＶ１、ＩＶ２および両排気弁ＥＶ１、ＥＶ２の各上端部には、バルブスプリング６を保持するためのリテーナ５が取り付けられている。リテーナ５は、例えば炭素鋼で構成され、円盤状に形成されるとともに、上部に所定の厚さのスカート（最大径部）を有している。また、リテーナ５は、その孔が各弁の弁軸の上端部に嵌合され、上下方向に移動不能に取り付けられている。バルブスプリング６は、リテーナ５とシリンダヘッド３ａの間に設けられており、各弁を上方に付勢している。
【００２１】
また、第１吸気弁ＩＶ１の側方には、そのバルブタイミングを検出するための近接センサ７が設けられている。この近接センサ７は、シリンダヘッド３ａの吸気ポート３ｂの上方の位置に取り付けられている。具体的には、シリンダヘッド３ａには、吸気ポート３ｂの上側の部分から第１吸気弁ＩＶ１の移動方向に沿って上方に延びるように側壁３ｅが設けられており、この側壁３ｅに、取付孔３ｆがこれに対して垂直な方向に貫通するように形成されている。この取付孔３ｆに、近接センサ７が外方から取り付けられている。以上のような構成により、近接センサ７をシリンダヘッド３ａの側壁３ｅに外方から容易に取り付けることができる。また、取付孔３ｆは、側壁３ｅに対して垂直な方向に形成されるので、その加工をドリルなどによって容易に行うことができる。
【００２２】
また、近接センサ７は、第１吸気弁ＩＶ１が閉弁位置に位置するときに、リテーナ５の移動方向と直交する方向にリテーナ５のスカートと対向するような所定位置に配置されている。この近接センサ７とリテーナ５のスカートが対向したときの両者の間隔は、所定の値（例えば１ｍｍ）に設定されている。
【００２３】
図４に示すように、近接センサ７は、磁束密度検出素子７ａおよび磁石７ｂを有している。図５および図６に示すように、近接センサ７は、磁束密度検出素子７ａがその周囲の磁束密度Ｍを検出するとともに、検出した磁束密度Ｍがしきい値Ｍｔｈ以上のときにＯＮ信号を出力し、磁束密度Ｍがしきい値Ｍｔｈ未満のときにＯＦＦ信号を出力するように構成されている。また、前述したように、リテーナ５が磁性体で構成されるとともに、近接センサ７は、第１吸気弁ＩＶ１が閉弁位置に位置するときにリテーナ５が対向するように配置されているので、磁束密度Ｍは、第１吸気弁ＩＶ１が閉弁位置にあるときに最大値を示し、リフト量が大きくなるにつれて減少し、第１吸気弁ＩＶ１が全開位置のときに最小値を示す。
【００２４】
また、図５に示すように、第１吸気弁ＩＶ１のバルブリフト量が所定リフト量ＶＯＰのときに、磁束密度Ｍがしきい値Ｍｔｈに等しくなるように設定されている。したがって、第１吸気弁ＩＶ１が所定リフト量ＶＯＰに達したタイミングを、近接センサ７のＯＮ／ＯＦＦ信号の切換タイミングによって検出することができる。また、近接センサ７のＯＮ／ＯＦＦの切換方向によって、開弁中と閉弁中を区別できるので、所定リフト量ＶＯＰに相当する第１吸気弁ＩＶ１の特定のバルブタイミングを検出することができる。近接センサ７の検出信号は、後述するＥＣＵ２に出力され、後述する電磁アクチュエータ３９を制御するのに用いられる。
【００２５】
第１および第２の吸気弁ＩＶ１、ＩＶ２と第１および第２の排気弁ＥＶ１、ＥＶ２の上方には、これらをそれぞれ開閉する吸気側および排気側のカム式動弁機構１０、１１がそれぞれ設けられている。また、カム式動弁機構１０には、第１吸気弁ＩＶ１の閉弁タイミングを変更するための閉弁タイミング可変装置１２、および後述する吸気カム２１のカムプロフィールを切り換えるためのカムプロフィール切換機構１３が設けられている。
【００２６】
吸気側のカム式動弁機構１０は、カムシャフト２０と、カムシャフト２０に一体に設けられた吸気カム２１と、吸気カム２１により駆動され、カムシャフト２０の回転運動を吸気弁ＩＶ１、ＩＶ２の往復運動に変換するための回動自在のロッカアーム２２などで構成されている。カムシャフト２０は、従動スプロケットおよびタイミングチェーン（ともに図示せず）を介して、エンジン３のクランクシャフト（図示せず）に連結されており、クランクシャフトにより、その２回転あたり１回転の割合で回転駆動される。
【００２７】
図１に示すように、吸気カム２１は、低速カム２１ａと、非常に低いカム山を有する休止カム２１ｂと、両カム２１ａ、２１ｂの間に配置され、低速カム２１ａよりも高いカムプロフィールを有する高速カム２１ｃで構成されている。ロッカアーム２２は、低速ロッカアーム２２ａ、休止ロッカアーム２２ｂおよび高速ロッカアーム２２ｃで構成されている。これらの低速、休止および高速ロッカアーム２２ａ〜２２ｃは、一端部がロッカシャフト２４に回動自在に取り付けられ、それぞれ吸気カム２１の低速、休止および高速カム２１ａ〜２１ｃに対応して配置されており、これらのカム２１ａ〜２１ｃがローラ２５ａ〜２５ｃを介して摺接している。低速ロッカアーム２２ａおよび休止ロッカアーム２２ｂはそれぞれ、第１吸気弁ＩＶ１および第２吸気弁ＩＶ２の上端に当接している。また、ロッカシャフト２４には、カムプロフィール切換機構１３用の第１油路２６ａ、および閉弁タイミング可変装置７用の第２油路２６ｂの計２系統の油路が形成されている（図７参照）。
【００２８】
カムプロフィール切換機構（以下「ＶＴＥＣ」という）１３は、低速および休止ロッカアーム２２ａ、２２ｂと高速ロッカアーム２２ｃとの連結・遮断を油圧により切り換えるための第１切換弁２７と、この第１切換弁２７への油圧の供給・停止を切り換える第１油圧切換機構２８を備えている。
【００２９】
図７に示すように、第１切換弁２７は、ピストン弁で構成されており、低速、休止および高速ロッカアーム２２ａ〜２２ｃのローラ２５ａ〜２５ｃの部分に、互いに連続するように形成されたシリンダ２９ａ〜２９ｃと、これらのシリンダ２９ａ〜２９ｃ内にそれぞれ摺動自在に設けられ、互いに軸線方向に当接するピストン３０ａ〜３０ｃを有している。ピストン３０ａの休止ロッカアーム２２ｂと反対側には、油室３１が形成され、ピストン３０ｂとシリンダ２９ｂとの間には、ピストン３０ｂを低速ロッカアーム２２ａ側に付勢するコイルばね３２が配置されている。
【００３０】
また、油室３１は、低速ロッカアーム２２ａに形成された油路３３、およびロッカシャフト２４の第１油路２６ａを介して、第１油圧切換機構２８に連通している。この第１油圧切換機構２８は、電磁弁およびスプール（ともに図示せず）などで構成され、オイルポンプ（図示せず）に接続されていて、ＥＣＵ２からの制御信号で駆動されることによって、第１油路２６ａなどを介した第１切換弁２７への油圧の供給・停止を切り換える。
【００３１】
以上の構成により、第１油圧切換機構２８から第１切換弁２７への油圧の供給が停止されている状態では、第１切換弁１７のピストン３０ａ〜３０ｃは、コイルばね３２の付勢力によって図７に示す位置に保持され、それぞれシリンダ２９ａ〜２９ｃにのみ係合しており、したがって、低速、休止および高速ロッカアーム２２ａ〜２２ｃは、互いに遮断され、独立して回動する。その結果、カムシャフト２０の回転に伴い、低速ロッカアーム２２ａが低速カム２１ａで駆動されることで、第１吸気弁ＩＶ１は、低速カム２１ａのカムプロフィールに応じた低速バルブタイミング（以下「Ｌｏ．Ｖ／Ｔ」という）で開閉され、休止ロッカアーム２２ｂが休止カム２１ｂで駆動されることで、第２吸気弁ＩＶ２は、休止カム２１ｂのカムプロフィールに応じた微小リフト量による休止バルブタイミング（以下「休止Ｖ／Ｔ」という）で開閉される。なお、この場合、高速ロッカアーム２２ｃも高速カム２１ｃで駆動されるが、低速および休止ロッカアーム２２ａ、２２ｂとの間が第１切換弁２７によって機械的に遮断されているため、第１および第２吸気弁ＩＶ１、ＩＶ２の動作には影響を及ぼさない。以下、ＶＴＥＣ１３によるこのような両吸気弁ＩＶ１、ＩＶ２の動作モードを、適宜「Ｌｏ．休止Ｖ／Ｔモード」という。このＬｏ．休止Ｖ／Ｔモードでは、気筒４内に第１吸気弁ＩＶ１から第２吸気弁ＩＶ２に向かって流れるスワールが発生することで、リーンな混合気でも安定した燃焼状態が確保される。
【００３２】
一方、図示しないが、第１油圧切換機構２８から第１切換弁２７の油室３１へ油圧が供給されると、第１切換弁２７のピストン３０ａ〜３０ｃが、コイルばね３２側にその付勢力に抗してスライドすることで、ピストン３０ａがシリンダ２９ａ、２９ｃにまたがって係合すると同時に、中央のピストン３０ｃがシリンダ２９ｂ、２９ｃにまたがって係合する。これにより、低速および休止ロッカアーム２２ａ、２２ｂが高速ロッカアーム２２ｃと連結され（図示せず）、一体に回動する。その結果、カムシャフト２０の回転に伴い、低速および休止ロッカアーム２２ａ、２２ｂが、高速ロッカアーム２２ｃを介して、カム山が最も高い高速カム２１ｃで駆動されることで、第１および第２吸気弁ＩＶ１、ＩＶ２はいずれも、高速カム２１ｃのカムプロフィールに応じた高速バルブタイミング（以下「Ｈｉ．Ｖ／Ｔ」という）で開閉される。以下、ＶＴＥＣ１３によるこのような両吸気弁ＩＶ１、ＩＶ２の動作モードを、適宜「Ｈｉ．Ｖ／Ｔモード」という。このＨｉ．Ｖ／Ｔモードでは、第１および第２吸気弁ＩＶ１、ＩＶ２がいずれも大きなリフト量で開閉され、吸入空気量が増大することで、より大きな出力が得られる。
【００３３】
また、第１および第２排気弁ＥＶ１、ＥＶ２を駆動する排気側のカム式動弁機構１１は、図１に示すように、排気カムシャフト３４と、排気カムシャフト３４に設けられた排気カム３５ａ、３５ｂと、第１および第２排気弁ＥＶ１、ＥＶ２に共通の１つの排気ロッカアーム３５ｃ（図３参照）などで構成されている。両排気弁ＥＶ１、ＥＶ２は、排気カム３５ａ、３５ｂのカムプロフィールに応じたリフト量および開閉タイミングで開閉される。なお、この排気側のカム式動弁機構１１にも、吸気側のカム式動弁機構１０と同様、カムプロフィール可変機構を設けることによって、第１および第２排気弁ＥＶ１、ＥＶ２を、例えば低速バルブタイミングと高速バルブタイミングに切り換えるようにしてもよい。
【００３４】
閉弁タイミング可変装置１２は、低速ロッカアーム２２ａに隣接し、ロッカシャフト２４に回動自在に取り付けられた、後述する電磁アクチュエータ３９用のロッカアーム３６を備えている。図７に示すように、このロッカアーム（以下「ＥＭＡ用ロッカアーム」という）３６は、低速および休止ロッカアーム２２ａ、２２ｂよりも長く、外方に突出している。閉弁タイミング可変装置１２はさらに、ＥＭＡ用ロッカアーム３６と低速ロッカアーム２２ａとの連結・遮断を油圧により切り換える第２切換弁３７と、この第２切換弁３７への油圧の供給・停止を切り換える第２油圧切換機構３８と、ＥＭＡ用ロッカアーム３６および低速ロッカアーム２２ａを介して、開弁した第１吸気弁ＩＶ１を係止し、保持するための電磁アクチュエータ３９と、ＥＭＡ用ロッカアーム３６と低速ロッカアーム２２ａが遮断されたときに、電磁アクチュエータ３９の後述する追従コイルばね５１によってＥＭＡ用ロッカアーム３６が下方に回動するのを防止するロストモーションスプリング（図示せず）などで構成されている。
【００３５】
図７に示すように、第２切換弁３７は、ＶＴＥＣ１３の第１切換弁２７と同様のピストン弁で構成されており、低速およびＥＭＡ用ロッカアーム２２ａ、３６にそれぞれ摺動自在に設けられ、互いに軸線方向に当接するピストン４１ａ、４１ｂと、ピストン４１ａに形成された油室４２と、ピストン４１ｂとＥＭＡ用ロッカアーム３６との間に配置され、ピストン４１ｂを低速ロッカアーム２２ａ側に付勢するコイルばね４３を有している。油室４２は、低速ロッカアーム２２ａに形成された油路４４、およびロッカシャフト２４の前記第２油路２６ｂを介して、第２油圧切換機構３８に連通している。この第２油圧切換機構３８は、ＶＴＥＣ１３の第１油圧切換機構２８と同様、電磁弁およびスプール（ともに図示せず）などで構成され、オイルポンプ（図示せず）に接続されていて、ＥＣＵ２からの制御信号で駆動されることによって、第２油路２６ｂなどを介した第２切換弁３７への油圧の供給・停止を切り換える。
【００３６】
したがって、第２油圧切換機構３８から第２切換弁３７への油圧の供給が停止されている状態では、第２切換弁３７のピストン４１ａ、４１ｂが、コイルばね４３の付勢力によって図７に示す位置に保持され、それぞれ低速およびＥＭＡ用ロッカアーム２２ａ、３６にのみ係合していることで、両ロッカアーム２２ａ、３６は互いに遮断され、独立して回動する。一方、図示しないが、第２油圧切換機構３８から第２切換弁３７の油室４２に油圧が供給されると、ピストン４１ａ、４１ｂがコイルばね４３側にその付勢力に抗してスライドし、ピストン４１ａが低速およびＥＭＡ用ロッカアーム２２ａ、３６にまたがって係合することで、両ロッカアーム２２ａ、３６は互いに連結され、一体に回動する。
【００３７】
図３に示すように、アクチュエータとしての電磁アクチュエータ（以下「ＥＭＡ」という）３９は、ＥＭＡ用ロッカアーム３６の上方に配置されている。このＥＭＡ３９は、ケーシング４５と、ケーシング４５内の下部に収容されたヨーク４６およびコイル４７から成る電磁石４８と、その上側に収容されたアーマチュア４９と、アーマチュア４９に一体に設けられ、電磁石４８およびケーシング４５を貫通して、ＥＭＡ用ロッカアーム３６の付近まで下方に延びるストッパロッド５０と、アーマチュア４９をＥＭＡ用ロッカアーム３６に追従するように下方に付勢する追従コイルばね５１で構成されている。コイル４７はＥＣＵ２に接続されており、その通電はＥＣＵ２によって制御される。
【００３８】
以上の構成によれば、通常のカムシャフト２０による開閉弁動作の時には、低速およびＥＭＡ用ロッカアーム２２ａ、３６は第２切換弁３７によって遮断されており、アーマチュア４９およびストッパロッド５０は、追従コイルばね５１の付勢力によって、ＥＭＡ用ロッカアーム３６をバルブリフト（開弁）方向（図３の下方）に押すことになる。この場合、ＥＭＡ用ロッカアーム３６は、追従コイルばね５１よりも強いばね力に設定されているロストモーションスプリングによって、カムシャフト２０のベース円上（第１吸気弁ＩＶ１がリフトしない状態）に保たれ、低速ロッカアーム２２ａと連結可能な状態に維持される。
【００３９】
一方、第２油圧切換機構３８によって第２切換弁３７が作動したときには、カムシャフト２０のベース円上でＥＭＡ用ロッカアーム３６が低速ロッカアーム２２ａに連結される。この状態で、吸気カム２１による開閉弁動作が開始されると、第１吸気弁ＩＶ１のリフト方向においては、ＥＭＡ用ロッカアーム３６は、吸気カム２１によりロストモーションスプリングの付勢力に抗して下方に駆動され、それに伴い、アーマチュア４９およびストッパロッド５０は、追従コイルばね５１の付勢力によって、ＥＭＡ用ロッカアーム３６に追従してリフトする。また、これと並行して適切なタイミングでコイル４７に通電され、ヨーク４６が励磁される。そして、第１吸気弁ＩＶ１の最大リフト直前（例えば０．０１〜０．８５ｍｍ）に、アーマチュア４９がヨーク４６に着座し、その後、ＥＭＡ用ロッカアーム３６がストッパロッド５０から離れる。そして、第１吸気弁ＩＶ１が最大リフトを経て、ＥＭＡ用ロッカアーム３６がストッパロッド５０に再び当接するまでの間に、ヨーク４６の励磁状態が確立していることで、アーマチュア４９は、第１吸気弁ＩＶ１のコイルばね６に打ち勝つヨーク４６による保持力によって、ヨーク４６への着座状態を維持する。その結果、第１吸気弁ＩＶ１は、低速ロッカアーム２２ａおよびＥＭＡ用ロッカアーム３６を介して、ストッパロッド５０により係止され、その突出位置に応じた所定のリフト量で、開弁状態に保持される。
【００４０】
また、その後、コイル４７への通電を停止（ＯＦＦ）し、ヨーク４６を非励磁状態にすることで、ＥＭＡ３９による保持を解除すると、第１吸気弁ＩＶ１は、コイルばね６の付勢力によって閉弁する。したがって、ＥＭＡ３９を作動させることによって、吸気カム２１で駆動する場合よりも、第１吸気弁ＩＶ１を遅閉じさせることができるとともに、コイル４７の通電ＯＦＦのタイミングを制御することによって、第１吸気弁ＩＶ１の閉弁タイミングを任意に制御することができる。
【００４１】
一方、クランクシャフトの周囲には、クランク角センサ５２が設けられている。このクランク角センサ５２は、クランクシャフトの回転に伴い、パルス信号であるＣＹＬ信号、ＴＤＣ信号およびＣＲＫ信号を、それぞれの所定クランク角度位置で発生し、ＥＣＵ２に出力する。ＣＹＬ信号は、特定の気筒４の所定クランク角度位置で発生される。ＴＤＣ信号は、各気筒４のピストン（図示せず）が吸気行程開始時のＴＤＣ（上死点）付近の所定クランク角度位置にあることを表す信号であり、４気筒タイプの本例では、クランク角１８０゜ごとに１パルスが出力される。また、ＣＲＫ信号は、ＴＤＣ信号よりも短い所定のクランク角度の周期（例えば３０゜ごと）で発生される。ＥＣＵ２は、これらのＣＹＬ信号、ＴＤＣ信号およびＣＲＫ信号に基づき、気筒４ごとのクランク角度位置を判別するとともに、ＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）Ｎｅを算出する。
【００４２】
ＥＣＵ２にはさらに、アクセル開度センサ５３から、アクセルペダル（図示せず）の踏込み量であるアクセル開度ＡＣＣを表す検出信号が、水温センサ５４から、エンジン３のシリンダブロック内を循環する冷却水の温度であるエンジン水温ＴＷを表す検出信号が、大気温センサ５５から、エンジン３の外部の温度としての大気温度ＴＡを表す検出信号が、バッテリ電圧センサ５６からバッテリ電圧ＶＢを表す検出信号がそれぞれ出力される。
【００４３】
ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよび入出力インターフェース（いずれも図示せず）などからなるマイクロコンピュータで構成されている。前述したセンサ７および５２〜５６の検出信号はそれぞれ、入力インターフェースでＡ／Ｄ変換や整形がなされた後、ＣＰＵに入力される。ＣＰＵは、これらの入力信号に応じ、ＲＯＭに記憶された制御プログラムなどに従って、エンジン３の運転状態を判別するとともに、その判別結果に応じて、閉弁タイミング可変装置１２およびＶＴＥＣ１３の動作を制御する。その具体的な内容については省略する。
【００４４】
以上のように、本実施形態によれば、第１吸気弁ＩＶ１のバルブタイミングを検出するための近接センサ７が、ＥＭＡ３９の下方かつ第１吸気弁ＩＶ１の側方に配置されているので、エンジン３の高さを増大させることなく、近接センサ７を含む検出装置１をコンパクトに配置することができる。また、ＥＭＡ３９は、開弁した第１吸気弁ＩＶ１を係止することにより、第１吸気弁ＩＶ１を開弁状態に保持し、その閉弁タイミングを遅らせる機能を有するものであるので、ＥＭＡ３９を制御するためには、第１吸気弁ＩＶ１がある特定の変位に達したバルブタイミングを検出できれば十分である。したがって、近接センサ７で検出された特定のバルブタイミングを用いることによって、ＥＭＡ３９を支障なく制御することができる。さらに、近接センサ７は、被検出部としてのリテーナ５が近接したときに、リテーナ５の移動方向と直交する方向に対向するので、第１吸気弁ＩＶ１が所定リフト量ＶＯＰに達した特定のバルブタイミングを精度良く検出することができる。また、既存のリテーナ５を被検出体として用いるとともに、近接センサ７がシリンダヘッド３ａに直接、取り付けられているので、部品点数を削減でき、その分、製造コストを削減することができる。また、円盤状のリテーナ５のスカートによって被検出部が構成され、近接センサ７との近接時に、このスカートがリテーナ５の移動方向と直交する方向に近接センサ７と対向するので、第１吸気弁ＩＶ１の作動に伴ってリテーナ５が回転しても、第１吸気弁ＩＶ１のバルブタイミングの検出精度を維持できるとともに、近接センサ７がリテーナ５の移動の邪魔になることがない。また、近接センサ７を剛性の高いシリンダヘッド３ａに安定した状態で取り付けることができるので、例えば、取付部材を介して取り付ける場合と比較して、第１吸気弁ＩＶ１のバルブタイミングの検出精度を向上させることができる。また、近接センサ７が吸気ポート３ｂの上方に配置されているので、近接センサ７への排気ガスの熱の影響を抑制でき、それにより、近接センサ７の劣化を抑制することができる。
【００４５】
なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、近接センサ７を、リテーナ５の近接時に、その移動方向と直交する方向に対向するように配置したが、これに代えて、リテーナ５の移動方向に対向するように配置してもよい。また、実施形態では、近接センサ７の取り付け位置を、第１吸気弁ＩＶ１の閉弁位置に位置するときにリテーナ５が対向するように設定しているが、他の位置に設定してもよく、例えば開弁位置でリテーナ５が対向するように設定してもよい。さらに、実施形態では、被検出部として、リテーナ５を用いたが、第１吸気弁ＩＶ１と同期して作動するものであれば、他の部品を用いてもよく、例えば、ロッカアームを用いてもよい。また、本実施形態は、ＥＭＡ３９を第１吸気弁ＩＶ１に用いた例であるが、ＥＭＡ３９を他の機関弁、例えば、第１または第２排気弁ＥＶ１、ＥＶ２に用いたものに本発明を適用することが可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。
【００４６】
【発明の効果】
以上のように、本発明の内燃機関のバルブタイミング検出装置によれば、内燃機関を大型化することなく、バルブタイミングを適切に検出できるとともに、製造コストを削減することができるなどの効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のバルブタイミング検出装置およびこれを適用した内燃機関の概略構成を示すブロック図である。
【図２】吸気弁および排気弁の配置を示す図である。
【図３】内燃機関の断面図の一部分である。
【図４】近接センサを概略的に示す図である。
【図５】磁束密度検出素子が出力する磁束密度と第１吸気弁ＩＶ１のバルブリフト量との関係の一例を示す図である。
【図６】近接センサ７の出力と第１吸気弁ＩＶ１のバルブリフト量との関係の一例を示す図である。
【図７】図３の線ＶＩ−ＶＩに沿う断面図である。
【符号の説明】
１　バルブタイミング検出装置
３　エンジン
３ａ　シリンダヘッド
３ｂ　吸気ポート
５　リテーナ
６　バルブスプリング
７　近接センサ
３９　電磁アクチュエータ（アクチュエータ）
ＩＶ１　第１吸気弁（吸気弁）
【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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