(57)【要約】【課題】制御軸の回転角度に応じてバルブのリフト量および／または作用角を変化させる可変機構と、制御軸を回転駆動する電動アクチュエータと、を備えた内燃機関の動弁システムにおいて、電動アクチュエータの消費電力を低減する。【解決手段】本発明は、制御軸の回転角度に応じてバルブのリフト量および／または作用角を変化させる可変機構と、制御軸を回転駆動する電動アクチュエータと、を備えた内燃機関の動弁システムにおいて、制御軸の回転角度を所望の目標回転角度範囲に保持する場合に、電動アクチュエータに反力が作用しているか否かを判別し、その判別結果に基づいて電動アクチュエータに対する駆動電力の印加／印加停止を切り換えるようにした。【選択図】図９
2010014045.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に回転自在に支持された制御軸と、
前記制御軸の回転角度に応じてバルブのリフト量および／または作用角を変化させる可変機構と、
前記制御軸を回転駆動させるための電動アクチュエータと、
を備えた内燃機関の動弁システムにおいて、
前記制御軸の回転角度を目標回転角度に保持する場合に、該制御軸の回転角度に基づいて前記電動アクチュエータに反力が作用しているか否かを判別する判別手段と、
前記判別手段の判別結果に応じて前記電動アクチュエータに対する駆動電力の印加／印加停止を切り換える切換手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の動弁システム。
【請求項２】
請求項１において、前記判別手段は、前記制御軸に作用する反力の大きさ及び前記制御軸の回転を妨げる抗力の大きさを推定する推定手段を含み、
前記推定手段により推定された反力が抗力以下である場合は前記電動アクチュエータに反力が作用していないと判別し、前記推定手段により推定された反力が抗力より大きい場合は前記電動アクチュエータに反力が作用していると判別することを特徴とする内燃機関の動弁システム。
【請求項３】
請求項２において、前記推定手段は、前記バルブのリフト量および／または作用角が大きくなるほど、前記制御軸に作用する反力が大きいと推定することを特徴とする内燃機関の動弁システム。
【請求項４】
請求項２又は３において、前記推定手段は、前記制御軸及び前記制御軸の回転動作に連動する部材の静止摩擦力の大きさに基づいて、前記制御軸の回転を妨げる抗力の大きさを推定することを特徴とする内燃機関の動弁システム。
【請求項５】
請求項４において、前記推定手段は、機関回転数が高くなるほど前記制御軸の回転を妨げる抗力が小さいと推定することを特徴とする内燃機関の動弁システム。
【請求項６】
請求項２乃至５の何れか一項において、前記制御軸の回転角度が目標回転角度範囲に属し且つ前記電動アクチュエータに反力が作用していないと判別された場合に、前記切換手段は、前記電動アクチュエータに対する駆動電力の印加を停止することを特徴とする内燃機関の動弁システム。
【請求項７】
請求項２乃至６の何れか一項において、前記判別手段は、前記制御軸の回転角度が目標回転角度範囲を逸脱し且つ前記電動アクチュエータに反力が作用していると判別された場合に、前記制御軸を目標回転角度範囲まで回転させる方向と前記制御軸に作用する反力の方向とを特定する特定手段を含み、
前記切換手段は、前記特定手段により特定された２つの方向が同方向である場合は、前記電動アクチュエータに対する駆動電力の印加を停止することを特徴とする内燃機関の動弁システム。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか一項において、前記バルブのリフト量および／または作用角が大きくなるほど前記目標回転角度範囲を拡大させる変更手段を更に備えることを特徴とする内燃機関の動弁システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動アクチュエータにより吸気バルブおよび／または排気バルブの開弁特性を変更する内燃機関の動弁システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関に回転自在に支持された制御軸と、制御軸の回転に連動してバルブの開弁特性を変化させる可変機構と、制御軸を回転駆動する電動アクチュエータと、を備えた内燃機関の動弁システムが知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００４−３３２６７１号公報
【特許文献２】特開２００７−２６８６号公報
【特許文献３】特開２００６−２００４０２号公報
【特許文献４】特開２００１−１２２６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、制御軸の回転角度に応じてバルブのリフト量および／または作用角を変化させる可変機構と、制御軸を回転駆動する電動アクチュエータと、を備えた内燃機関の動弁システムにおいて、電動アクチュエータの消費電力を低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、上記した課題を解決するために、制御軸の回転角度に応じてバルブのリフト量および／または作用角を変化させる可変機構と、制御軸を回転駆動する電動アクチュエータと、を備えた内燃機関の動弁システムにおいて、制御軸の回転角度を所望の目標回転角度範囲に保持する場合に、電動アクチュエータに作用する反力の大きさに基づいて該電動アクチュエータに対する駆動電力の印加／印加停止を切り換えるようにした。
【０００５】
詳細には、本発明は、内燃機関に回転自在に支持された制御軸と、前記制御軸の回転角度に応じてバルブのリフト量および／または作用角を変化させる可変機構と、前記制御軸を回転駆動させるための電動アクチュエータと、を備えた内燃機関の動弁システムにおいて、
前記制御軸の回転角度を目標回転角度に保持する場合に、該制御軸の回転角度に基づいて前記電動アクチュエータに反力が作用しているか否かを判別する判別手段と、
前記判別手段の判別結果に応じて前記電動アクチュエータに対する駆動電力の印加／印加停止を切り換える切換手段と、
を備えるようにした。
【０００６】
上記した内燃機関の動弁システムにおいては、バルブスプリングの付勢力等が反力として制御軸に作用する。このため、制御軸の回転角度を目標回転角度範囲に保持する場合は、制御軸に作用する反力（以下、「制御軸反力」と称する）を相殺するための力（以下、「保持力」と称する）を電動アクチュエータに発生させる必要がある。
【０００７】
ところで、前記した制御軸反力に対し前記制御軸の回転を妨げる抗力が働く。ここでいう抗力としては、制御軸及び該制御軸に連動する部材の静止摩擦力等を挙げることができる。
【０００８】
制御軸反力の大きさが抗力の大きさを上回った場合は、制御軸が制御軸反力の作用する方向へ回転させられる。一方、制御軸反力の大きさが抗力の大きさと同等以下の場合には
、制御軸が目標回転位置範囲に止まる。
【０００９】
つまり、制御軸反力の大きさが抗力の大きさを上回る場合は電動アクチュエータに反力が作用するが、制御軸反力の大きさが抗力の大きさ以下となる場合は電動アクチュエータに反力が作用しない。
【００１０】
従って、電動アクチュエータに反力が作用する場合には電動アクチュエータに保持力を発生させるための駆動電力が必要になるが、電動アクチュエータに反力が作用しない場合には電動アクチュエータに保持力を発生させるための駆動電力が不要となる。
【００１１】
ここで、制御軸反力の大きさが抗力の大きさを上回るか否かの判別、言い換えれば電動アクチュエータに反力が作用しているか否かの判別は、制御軸の回転角度に基づいて行うことができる。
【００１２】
制御軸反力の大きさは、バルブのリフト量および／または作用角に応じて変化する（例えば、バルブのリフト量および／または作用角が大きくなるほど、制御軸反力が大きくなる）。バルブのリフト量および／または作用角は、制御軸の回転角度に応じて変化する。よって、判別手段は、制御軸の回転角度をパラメータとして電動アクチュエータに反力が作用しているか否かを判別することができる。
【００１３】
これに対し、切換手段は、電動アクチュエータに反力が作用していると判別された場合は電動アクチュエータに駆動電力を印加し、電動アクチュエータに反力が作用していないと判別された場合は電動アクチュエータに対する駆動電力の印加を停止すればよい。
【００１４】
かかる発明によれば、制御軸の回転角度を目標回転角度範囲に保持しつつ電動アクチュエータの消費電力を低減することができる。
【００１５】
尚、制御軸及び該制御軸に連動する部材の静止摩擦力は、機関回転数が高くなるほど小さくなる。よって、判別手段は、制御軸の回転角度に応じて制御軸反力の大きさを推定するとともに、機関回転数に応じて前記抗力の大きさを推定する手段（推定手段）を備えるようにしてもよい。その場合、判別手段は、電動アクチュエータに反力が作用しているか否かを正確に判別することが可能になる。  
【００１６】
本発明にかかる切換手段は、電動アクチュエータに反力が作用する場合において、制御軸の回転角度が目標回転角度範囲に属している限りは電動アクチュエータに対する駆動電力の印加を停止してもよい。つまり、電動アクチュエータに反力が作用し且つ制御軸の回転角度が目標回転角度範囲から逸脱した場合に限り、電動アクチュエータに駆動電力が印加されるようにしてもよい。このような制御によると、電動アクチュエータの消費電力を一層低減することができる。
【００１７】
また、制御軸の回転角度が目標回転角度範囲から逸脱した場合において、電動アクチュエータに作用する反力（以下、「アクチュエータ反力」と称する）が制御軸を目標回転角度範囲へ回転させようとする力であれば、制御軸は電動アクチュエータに依存せずに目標回転角度範囲へ回転することができる。
【００１８】
そこで、本発明にかかる判別手段は、制御軸の回転角度が目標回転角度範囲から逸脱し且つ電動アクチュエータに反力が作用していると判別された場合に、制御軸を目標回転角度範囲まで回転させる方向と該制御軸に作用する反力の方向とを特定する特定手段を含むようにしてもよい。これに対し、切換手段は、特定手段により特定された２つの方向が同方向であれば、電動アクチュエータに対する駆動電力の印加を停止し、特定手段により特
定された２つの方向が同方向でなければ、電動アクチュエータに対して駆動電力を印加するようにしてもよい。
【００１９】
この場合、電動アクチュエータの消費電力を更に低減することが可能となる。尚、このような処理は、制御軸の回転角度が目標回転角度範囲を逸脱する前、すなわち制御軸の回転角度が目標回転角度範囲より狭く設定された所定範囲を逸脱した時点で行われるようにしてもよい。この方法によると、制御軸の回転角度を目標回転角度範囲から逸脱させることなく、電動アクチュエータの消費電力を低減させることができる。
【００２０】
次に、本発明にかかる内燃機関の動弁システムは、バルブのリフト量および／または作用角が大きくなるほど目標回転角度範囲を拡大させる変更手段を更に備えるようにしてもよい。
【００２１】
バルブのリフト量および／または作用角が小さい場合は、実際のリフト量および／または作用角と目標値との差が吸入空気量の調整精度を大幅に低下させ易い。一方、バルブのリフト量及び作用角が大きい場合は、実際のリフト量および／または作用角と目標値との差が吸入空気量の調整精度を大幅に低下させ難い。
【００２２】
よって、バルブのリフト量および／または作用角が大きくなるほど、目標回転角度範囲を拡大させることができる。目標回転角度範囲が拡大された場合は、電動アクチュエータに駆動電力を印加する頻度が低下する。このため、電動アクチュエータの消費電力がより一層低減される。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、制御軸の回転角度に応じてバルブのリフト量および／または作用角を変化させる可変機構と、制御軸を回転駆動する電動アクチュエータと、を備えた内燃機関の動弁システムにおいて、電動アクチュエータの消費電力を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、相対配置等は、特に記載がない限り発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２５】
図１は、本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、４ストローク・サイクルの火花点火式内燃機関（ガソリンエンジン）である。
【００２６】
内燃機関１は、複数の気筒２を備えている。各気筒２には、ピストン３が摺動自在に内装されている。ピストン３は、コネクティングロッド４を介してクランクシャフト５と連結されている。
【００２７】
気筒２の内部（燃焼室）は、吸気ポート６及び排気ポート７と連通している。気筒２内における吸気ポート６の開口端は、吸気バルブ１８により開閉される。気筒２内における排気ポート７の開口端は、排気バルブ１９により開閉される。吸気バルブ１８と排気バルブ１９は、吸気側駆動機構１０と排気側駆動機構１１とにより各々開閉駆動される。
【００２８】
前記吸気ポート６は、吸気通路６０と連通している。前記吸気通路６０には、前記吸気ポート６へ向けて燃料を噴射する燃料噴射弁８が取り付けられている。吸気通路６０は、新気（空気）を吸気ポート６へ導く通路である。吸気ポート６へ導かれた吸気は、吸気バルブ１８の開弁時に気筒２内へ吸入される。その際、燃料噴射弁８から吸気ポート６へ噴射された燃料も吸気とともに気筒２内へ吸入される。
【００２９】
気筒２内に導かれた燃料及び吸気（混合気）は、点火プラグ９が発生する火花を火種として燃焼される。気筒２内で燃焼されたガス（既燃ガス）は、排気バルブ１９の開弁時に排気ポート７へ排出される。排気ポート７は排気通路７０と連通しており、前記した既燃ガスが排気ポート７から排気通路７０を介して大気中へ排出される。
【００３０】
ここで、吸気側駆動機構１０の構成について図２，３に基づいて説明する。図２は、吸気側駆動機構１０の側面図である。図３は、吸気側駆動機構１０の斜視図である。尚、各気筒２には、２つの吸気バルブ１８が設けられているものとする。
【００３１】
吸気側駆動機構１０は、クランクシャフト５の回転力を利用して回転駆動される吸気カムシャフト１２を備え、該吸気カムシャフト１２の回転運動を吸気バルブ１８の直線運動（リフト運動）に変換する機構である。詳細には、吸気側駆動機構１０は、吸気カムシャフト１２の回転運動を該吸気カムシャフト１２に設けられた駆動カム１４によってロッカーアーム１６の揺動運動に変換し、更に該ロッカーアーム１６の揺動運動を吸気バルブ１８のリフト運動に変換する。
【００３２】
尚、駆動カム１４とロッカーアーム１６との間には、可変機構２０が介在している。可変機構２０は、駆動カム１４の回転運動とロッカーアーム１６の揺動運動との連動状態を連続的に変化させる機構である。言い換えれば、可変機構２０は、ロッカーアーム１６の揺動量や揺動タイミングを変化させることにより、吸気バルブ１８のリフト量及び作用角を連続的に変化させる機構である。
【００３３】
可変機構２０は、以下に説明するように、制御軸２２、制御アーム２４、リンクアーム２６、揺動カムアーム２８、第１ローラ３０、及び第２ローラ３２を備えている。
【００３４】
制御軸２２は、吸気カムシャフト１２に平行に配置されるとともに、周方向へ回転自在に支持されている。制御アーム２４は、制御軸２２に一体的に固定されている。制御アーム２４は、制御軸２２の径方向に突出しており、その突出部に弧状のリンクアーム２６が取り付けられている。リンクアーム２６の後端部は、ピン３４によって制御アーム２４に回転自在に連結されている。ピン３４の位置は制御軸２２の中心から偏心しており、このピン３４がリンクアーム２６の揺動支点となる。
【００３５】
揺動カムアーム２８は、制御軸２２に揺動可能に支持され、その先端を駆動カム１４の回転方向の上流側に向けて配置されている。揺動カムアーム２８における駆動カム１４と対向する側には、第２ローラ３２に接触するスライド面３６が形成されている。スライド面３６は、第２ローラ３２が揺動カムアーム２８の先端側から制御軸２２の軸中心側に向かって移動するほど、駆動カム１４との間隔が徐々に狭まるような曲面で形成されている。また、スライド面３６の反対側には、揺動カム面３８が形成されている。揺動カム面３８は、揺動カムアーム２８の揺動中心からの距離が一定となるように形成された非作用面３８aと、非作用面３８aから離れた位置ほど制御軸２２の軸中心からの距離が遠くなるように形成された作用面３８bとで形成されている。
【００３６】
揺動カムアーム２８のスライド面３６と駆動カム１４の周面との間には、第１ローラ３０と第２ローラ３２が配置されている。第１ローラ３０は、駆動カム１４の周面と接触するように配置されている。第２ローラ３２は、揺動カムアーム２８のスライド面３６と接触するように配置されている。第１ローラ３０と第２ローラ３２は、前述のリンクアーム２６の先端部に固定された連結軸４０によって回転自在に支持されている。リンクアーム２６は、ピン３４を支点として揺動できるので、これら第１及び第２ローラ３０，３２もピン３４から一定距離を保ちながらスライド面３６及び駆動カム１４の周面に沿って揺動
可能である。
【００３７】
また、揺動カムアーム２８には、図示しないロストモーションスプリングが掛けられている。ロストモーションスプリングは圧縮バネであり、ロストモーションスプリングからの付勢力は、スライド面３６を第２ローラ３２に押し当てるとともに、第１ローラ３０が駆動カム１４に押し当てるように働く。これにより、第１ローラ３０及び第２ローラ３２は、スライド面３６と駆動カム１４の周面とに両側から挟み込まれた状態で位置決めされる。尚、ロストモーションスプリングは、上記の圧縮バネに限らず、例えば、ねじりバネであってもよい。
【００３８】
揺動カムアーム２８の下方には、前述のロッカーアーム１６が配置されている。ロッカーアーム１６には、揺動カム面３８に対向するようにロッカーローラ４２が配置されている。ロッカーローラ４２は、ロッカーアーム１６の中間部に回転自在に取り付けられている。ロッカーアーム１６の一端は、吸気バルブ１８の弁軸（バルブステム）４４によって支持されている。一方、ロッカーアーム１６の他端は、油圧式ラッシュアジャスタ４６によって回転自在に支持されている。尚、バルブステム４４は、吸気バルブ１８の開弁（リフト）時に図示しないバルブスプリングによって閉弁方向（すなわち、ロッカーアーム１６を押し上げる方向）に付勢される。このため、ロッカーローラ４２は、バルブスプリングの付勢力と油圧式ラッシュアジャスタ４６とによって揺動カムアーム２８の揺動カム面３８に押し当てられることになる。
【００３９】
このように構成された可変機構２０によれば、駆動カム１４の回転に伴って、駆動カム１４の押圧力が第１ローラ３０及び第２ローラ３２を介してスライド面３６に伝達される。その結果、揺動カム面３８とロッカーローラ４２との接点が非作用面３８aから作用面
３８bへ及ぶと、ロッカーアーム１６が押し下げられて吸気バルブ１８が開弁する。
【００４０】
また、可変機構２０の制御軸２２を回転させると、制御アーム２４の回転角度が変更されるため、スライド面３６上における第２ローラ３２の位置が変化する。その結果、吸気バルブ１８が開弁する時の揺動カムアーム２８の揺動範囲が変化する。
【００４１】
例えば、制御軸２２が図２における反時計回り方向に回転させられると、スライド面３６上における第２ローラ３２の位置が揺動カムアーム２８の先端側に移動する。この場合、駆動カム１４の押圧力によって揺動カムアーム２８が揺動動作を開始した時点からロッカーアーム１６が実際に押圧され始める時点までに要する揺動カムアーム２８の回転角度（以下、「無効回転角度」と称する）が大きくなる。無効回転角度は、制御軸２２が図２における反時計回り方向に回転するほど大きくなる。
【００４２】
従って、制御軸２２を図２における反時計回り方向へ回転させることにより、吸気バルブ１８のリフト量及び作用角を減少させることができる。また、制御軸２２を図２における時計回り方向へ回転させることにより、吸気バルブ１８のリフト量及び作用角を増加させることができる。
【００４３】
次に、制御軸２２を回転駆動する機構について図４に基づいて説明する。制御軸２２の回転駆動は、電動アクチュエータ３００により行われる。図４に示す電動アクチュエータ３００は、電動モータである。
【００４４】
制御軸２２の端部近傍の外周面には、ウォームホイール２００が固定されている。ウォームホイール２００の近傍には、電動モータ３００が配置されている。電動モータ３００の出力軸３０１にはウォームギア３０２が取り付けられ、該ウォームギア３０２が前記ウォームホイール２００と噛み合わされている。
【００４５】
このように構成された機構によれば、電動モータ３００の出力軸３０１が回転すると、該出力軸３０１の回転力がウォームギア３０２からウォームホイール２００に伝達される。その結果、制御軸２２がウォームホイール２００とともに回転するため、吸気バルブ１８のリフト量及び作用角が変化することになる。
【００４６】
尚、排気側駆動機構１１の構成については説明を省略するが、排気側駆動機構１１は前述した吸気側駆動機構１０と同様に構成されてもよく、又は可変機構を備えない構成であってもよい。
【００４７】
ここで図１に戻り、内燃機関１には、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００が併
設されている。ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ等から構成される電子制御ユニットである。ＥＣＵ１００には、クランクポジションセンサ１０１、水温センサ１０２、角度センサ１０３等の各種センサと電気的に接続されている。
【００４８】
クランクポジションセンサ１０１は、クランクシャフト５の回転角度に応じた信号を出力するセンサである。水温センサ１０２は、内燃機関１を循環する冷却水の温度に応じた信号を出力するセンサである。角度センサ１０３は、制御軸２２の回転角度（回転位置）に応じた信号を出力するセンサであり、制御軸２２の末端に取り付けられている（図３を参照）。
【００４９】
ＥＣＵ１００は、上記した各種センサの出力信号に基づいて、燃料噴射弁８、点火プラグ９、吸気側駆動機構１０（電動モータ３００）を電気的に制御する。例えば、ＥＣＵ１００は、燃料噴射制御、或いは点火制御等の既知の制御に加え、本発明の要旨となる制御軸２２の回転角度保持制御を実行する。
【００５０】
以下、本実施例における制御軸２２の回転角度保持制御について述べる。回転角度保持制御は、制御軸２２の回転角度を目標回転角度範囲内に保持するための制御である。
【００５１】
上記した吸気側駆動機構１０においては、バルブスプリングの付勢力等が反力として制御軸２２に作用する。その際の反力は、制御軸２２を前述した図２の反時計回り方向（すなわち、吸気バルブ１８のリフト量及び作用角を減少させる方向）に働く。このため、制御軸２２を目標回転角度範囲まで回転させた後に特段の制御が行われなければ、制御軸２２の回転角度はバルブスプリングの付勢力によって変化させられる可能性がある。
【００５２】
従って、制御軸２２の回転角度を目標回転角度範囲に保持するためには、制御軸２２に作用する反力（制御軸反力）を相殺するための力（保持力）を電動モータ３００に発生させる必要がある。
【００５３】
しかしながら、電動モータ３００が常に保持力を発生すると、該電動モータ３００の消費電力が増加してしまう。そこで、本実施例の回転角度保持制御では、後述する条件に応じて電動モータ３００の作動／作動停止を切り換えることにより、該電動モータ３００の消費電力を可及的に低減するようにした。
【００５４】
制御軸２２に反力が作用した場合には、該制御軸２２の回転を妨げる抗力が発生する。このような抗力としては、制御軸２２及び該制御軸２２の回転動作に連動する部材の静止摩擦力を挙げることができる。尚、制御軸２２と電動モータ３００との間にウォームホイール２００及びウォームギア３０２（以下、「ウォームギア機構」と総称する）が介在している場合は、該ウォームギア機構の逆効率が低い故に上記した抗力が大きくなる。よって、制御軸反力が抗力より小さくなる場合がある。そのような場合は、制御軸２２が制御
軸反力によって回転させられないため、電動モータ３００が保持力を発生しなくてもよい。
【００５５】
そこで、本実施例の回転角度保持制御では、制御軸反力の大きさが抗力の大きさ以下である場合（電動モータ３００に反力が作用しない場合）は電動モータ３００の作動を停止させ、制御軸反力の大きさが抗力の大きさを上回る場合（電動モータ３００に反力が作用する場合）は電動モータ３００を作動させるようにした。その結果、制御軸２２の回転角度を目標回転角度範囲から逸脱させることなく電動モータ３００の消費電力を低減することができる。
【００５６】
上記した制御軸反力の大きさは、吸気バルブ１８のリフト量および／または作用角に応じて変化する。例えば、図５に示すように、制御軸反力の大きさは、吸気バルブ１８のリフト量が大きくなるほど大きくなる。これは、吸気バルブ１８のリフト量が大きくなるほど、該吸気バルブ１８のリフト時に発生するバルブスプリングの付勢力が大きくなるためである。尚、吸気バルブ１８のリフト量は、制御軸２２の回転角度に応じて決まる。よって、制御軸２２の回転角度と制御軸反力の大きさとの関係を予めマップ化しておくようにしてもよい。
【００５７】
上記した抗力の大きさは、機関回転数に応じて変化する。例えば、図６に示すように、抗力の大きさは、機関回転数が低い時は略一定となるが、機関回転数が特定の回転数ＮｅＡを超えると急速に小さくなる。これは、機関回転数が高くなると、制御軸反力の発生／消滅の周期が短くなって静止摩擦力が動摩擦力に変化し易くなるからである。尚、上記した特定回転数ＮｅＡは、内燃機関の仕様によって異なるため、各々の仕様に適した特定回転数ＮｅＡを予め実験的に求めておくことが好適である。
【００５８】
尚、制御軸反力の大きさが抗力の大きさを上回る場合は、電動モータ３００に保持力を発生させるようにしてもよいが、制御軸２２の回転角度が目標回転角度範囲内に属する限り電動モータ３００の作動を停止させるようにしてもよい。
【００５９】
例えば、図７に示すように、目標回転角度と実際の回転角度との差が許容値△α以下となる範囲Ｐ内においては、電動モータ３００の作動を停止させるようにしてもよい。この方法によると、制御軸２２の回転角度が前記した目標回転角度範囲Ｐから逸脱した場合に限り電動モータ３００を作動させればよいため、電動モータ３００の消費電力を一層低減することができる。
【００６０】
また、目標回転角度と実際の回転角度との差が前記許容値△αより小さな所定値△β以下となる範囲Ｑを定め、制御軸２２の回転角度が前記所定範囲Ｑ内に属する限り電動モータ３００の作動を停止させるようにしてもよい（図８を参照）。これによると、制御軸２２の回転角度を目標回転角度範囲から逸脱させることなく電動モータ３００の消費電力を低減することができる。
【００６１】
ところで、制御軸２２の回転角度を所定範囲Ｑ内へ戻す場合において、制御軸２２が回転すべき方向と制御軸反力が作用する方向とが同方向であれば、電動モータ３００を作動させなくとも制御軸２２の回転角度が所定範囲Ｑ内に戻ることができる。よって、制御軸２２の回転角度が所定範囲Ｑから逸脱した場合において、制御軸２２の回転方向と制御軸反力の作用する方向とが同等であれば、電動モータ３００を作動させないようにしてもよい。その結果、電動モータ３００の消費電力を更に低減することができる。
【００６２】
以下、本実施例における回転角度保持制御の実行手順について、図９に沿って説明する。図９は、制御軸２２の回転角度を目標回転角度範囲に保持する必要がある場合にＥＣＵ
１００が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。この制御ルーチンは、ＥＣＵ１００のＲＯＭに予め記憶されている。
【００６３】
図９の制御ルーチンでは、ＥＣＵ１００は、先ずＳ１０１において角度センサ１０３の出力信号（制御軸２２の回転角度）Ｒｐを読み込む。
【００６４】
Ｓ１０２では、ＥＣＵ１００は、前記Ｓ１０１で読み込まれた回転角度Ｒｐが目標回転角度範囲Ｐに属しているか否かを判別する。具体的には、ＥＣＵ１００は、前記回転角度Ｒｐと目標回転角度Ｒｐｔｒｇとの差の絶対値が許容値△α以下であるか否かを判別する。
【００６５】
前記Ｓ１０２において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１００は、Ｓ１０３へ進む。Ｓ１０３では、ＥＣＵ１００は、前記Ｓ１０１で読み込まれた回転角度Ｒｐが所定範囲Ｑに属しているか否かを判別する。具体的には、ＥＣＵ１００は、前記回転角度Ｒｐと目標回転角度Ｒｐｔｒｇとの差の絶対値が所定値△β以下であるか否かを判別する。
【００６６】
前記Ｓ１０３において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１００は、Ｓ１０４へ進む。Ｓ１０４では、ＥＣＵ１００は、電動モータ３００の作動を停止する。すなわち、ＥＣＵ１００は、電動モータ３００に対する駆動電力の印加を停止する。
【００６７】
また、前記Ｓ１０３において否定判定された場合は、ＥＣＵ１００は、Ｓ１０５へ進む。Ｓ１０５では、ＥＣＵ１００は、制御軸反力の大きさＦｒと抗力の大きさＦｄとを求める。
【００６８】
続いて、ＥＣＵ１００は、Ｓ１０６へ進み、Ｓ１０５で取得した制御軸反力の大きさＦｒが抗力の大きさＦｄを上回っているか否かを判別する。Ｓ１０６において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１００はＳ１０７へ進む。
【００６９】
Ｓ１０７では、ＥＣＵ１００は、前記制御軸反力の作用する方向Ｄｒと、制御軸２２の回転角度を所定範囲Ｑへ戻すために制御軸２２を回転すべき方向Ｄｃｔｌとが一致するか否かを判別する。尚、制御軸反力の作用する方向Ｄｒは、吸気バルブ１８のリフト量を減少させる方向へ作用する。このため、ＥＣＵ１００は、制御軸２２を回転すべき方向Ｄｃｔｌが吸気バルブ１８のリフト量を減少させる方向であるか否か、言い換えれば制御軸２２の回転角度が所定範囲Ｐよりもリフト量が多くなる角度を示しているか否かを判別してもよい。
【００７０】
前記Ｓ１０７において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１００は、Ｓ１０４へ進み、電動モータ３００の作動を停止させる。一方、前記Ｓ１０７において否定判定された場合は、ＥＣＵ１００は、Ｓ１０８へ進み、電動モータ３００を作動させて制御軸２２を前記した方向Ｄｃｔｌへ回転させる。
【００７１】
また、前記Ｓ１０６において否定判定された場合は、制御軸２２が制御軸反力によって回転されないため、電動モータ３００によって制御軸２２を回転させる必要がある。そこで、ＥＣＵ１００は、Ｓ１０８へ進み、電動モータ３００を作動させる。
【００７２】
更に、前記Ｓ１０２において否定判定された場合は、制御軸２２の回転角度を可及的速やかに目標回転角度範囲に収束させる必要がある。そこで、ＥＣＵ１００は、Ｓ１０８へ進み、電動モータ３００を作動させる。
【００７３】
以上述べたようにＥＣＵ１００が図９の制御ルーチンを実行することにより、本発明に
かかる判別手段及び切換手段が実現される。その結果、制御軸２２の回転角度を目標回転角度範囲Ｐに保持する場合において、制御軸２２の回転角度を目標回転角度範囲Ｐから逸脱させることなく、電動モータ３００の消費電力を低減することができる。
【００７４】
尚、本実施例は、許容値△αが固定値であることを前提にしているが、許容値△αが内燃機関１の吸入空気量に応じて変更される可変値であってもよい。例えば、許容値△αは、内燃機関１の吸入空気量が多くなるほど大きな値にされてもよい。これは、内燃機関１の吸入空気量が多い時は、吸気バルブ１８のリフト量および／または作用角の誤差による吸入空気量の誤差の割合（総吸入空気量に対する誤差の割合）が小さくなるからである。
【００７５】
このように許容値△αが可変にされると、電動モータ３００の作動頻度を少なくすることができるため、電動モータ３００の消費電力も減少させることができる。更に、許容値△αと同様に所定値△βも変更されれば、電動モータ３００の作動頻度を更に少なくすることができるため、電動モータ３００の消費電力を一層減少させることができる。
【００７６】
ところで、内燃機関１の吸入空気量は、吸気バルブ１８のリフト量および／または作用角が大きくなるほど多くなる傾向がある。特に、吸気バルブ１８の作用角が大きくなるほど、内燃機関１の吸入空気量は多くなる傾向がある。そこで、許容値△αは、図１０に示すように、吸気バルブ１８の目標作用角が大きくなるほど大きな値に設定されてもよい。また、吸気バルブ１８の作用角は制御軸２２の目標回転角度に相関するため、許容値△αは、制御軸２２の目標回転角度に応じて変更されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。
【図２】吸気側駆動機構の構成を示す側面図である。
【図３】吸気側駆動機構の構成を示す斜視図である。
【図４】制御軸を回転駆動する機構を示す図である。
【図５】制御軸反力の大きさとリフト量との関係を示す図である。
【図６】制御軸の回転を妨げる抗力と機関回転数との関係を示す図である。
【図７】電動モータの作動範囲を規定した第１の例を示す図である。
【図８】電動モータの作動範囲を規定した第２の例を示す図である。
【図９】制御軸の回転角度を目標回転角度範囲に保持するための制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図１０】許容値△αと吸気バルブの目標作用角との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００７８】
１・・・・・内燃機関
８・・・・・燃料噴射弁
９・・・・・点火プラグ
１０・・・・吸気側駆動機構
１１・・・・排気側駆動機構
１２・・・・吸気カムシャフト
１４・・・・駆動カム
１６・・・・ロッカーアーム
１８・・・・吸気バルブ
１９・・・・排気バルブ
２０・・・・可変機構
２２・・・・制御軸
２４・・・・制御アーム
２６・・・・リンクアーム
２８・・・・揺動カムアーム
３０・・・・第１ローラ
３２・・・・第２ローラ
３４・・・・ピン
３６・・・・スライド面
３８・・・・揺動カム面
３８ａ・・・非作用面
３８ｂ・・・作用面
４０・・・・連結軸
４２・・・・ロッカーローラ
４４・・・・バルブステム
４６・・・・油圧式ラッシュアジャスタ
６０・・・・吸気通路
７０・・・・排気通路
１００・・・ＥＣＵ
１０３・・・角度センサ
２００・・・ウォームホイール
３００・・・電動モータ
３０２・・・ウォームギア
【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】
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