(57)【要約】【課題】バルブ特性を保持する保持区間でのカム面の局所的な摩耗を抑えることのできる可変動弁機構の制御装置を提供する。【解決手段】吸気バルブ３１のバルブ特性を変更する可変機構部３００と、可変機構部３００を作動させるコントロールシャフト３４０と、コントロールシャフト３４０に当接してそのコントロールシャフト３４０を軸方向に移動させるカム５３０と、カム５３０を回動させるモータ２１０とを備えた可変動弁機構６００を内燃機関は備えている。カム５３０のカム面には、コントロールシャフト３４０の変位量が一定であってバルブ特性が保持される保持区間とが設けられている。モータ用制御装置１５０は、保持区間のカム面を使ってバルブ特性を保持するとき、バルブ特性を保持するために使用される保持区間内においてコントロールシャフト３４０とカム面との接触位置を変更する変更処理を実行する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の機関バルブのバルブ特性を変更する可変機構部と、前記可変機構部を作動させるコントロールシャフトと、前記コントロールシャフトに当接して同コントロールシャフトを軸方向に移動させるカムと、前記カムを回動させる電動モータとを備えており、前記カムの回転位相を制御することにより前記バルブ特性の可変制御を行う可変動弁機構の制御装置であって、
前記カムのカム面には、前記コントロールシャフトの変位量が変化することで前記バルブ特性が変化する変化区間と、前記変位量が一定であって前記バルブ特性が保持される保持区間とが設けられており、
前記保持区間のカム面を使って前記バルブ特性を保持するときには、同バルブ特性を保持するために使用される前記保持区間内において前記コントロールシャフトと前記カム面との接触位置を変更する変更処理を実行する
ことを特徴とする可変動弁機構の制御装置。
【請求項２】
前記変更処理として、前記保持区間のカム面に前記コントロールシャフトが接触している状態を維持しつつ前記カムの回転位相を変更する処理を実行する
請求項１に記載の可変動弁機構の制御装置。
【請求項３】
前記カムの回転位相の変更は予め設定された期間ごとに実行される
請求項２に記載の可変動弁機構の制御装置。
【請求項４】
前記変更処理は、前記保持区間のカム面を使って前記バルブ特性を保持している期間が予め定められた基準期間以上となったときに実行される
請求項１〜３のいずれか１項に記載の可変動弁機構の制御装置。
【請求項５】
前記変更処理として、前記保持区間のカム面を使って前記バルブ特性を保持するたびに、当該保持区間のカム面と前記コントロールシャフトとの接触位置を異ならせる処理を実行する
請求項１に記載の可変動弁機構の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のバルブ特性を変更する可変動弁機構の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１に記載されているように、吸気バルブのバルブ特性を機関運転状態に応じて変更する可変動弁機構が知られている。
特許文献１に記載の可変動弁機構は、吸気バルブのバルブ特性を変更する可変機構部（同文献における仲介駆動機構）や、可変機構部を作動させるコントロールシャフト、このコントロールシャフトを軸方向に移動させるカム、このカムを回動させるモータなどを備えている。そして、カムの回転位相を制御することによりバルブ特性の可変制御を行うようにしている。上記カムのカム面には、コントロールシャフトの変位量が一定であってバルブ特性が一定値に保持される保持区間と、コントロールシャフトの変位量が変わることでバルブ特性が変化する変化区間とが形成されている。そしてこの可変動弁機構では、変化区間のカム面を使用してコントロールシャフトの位置を変更することにより、バルブ特性が変更される。また、保持区間のカム面を使用してコントロールシャフトの位置を一定値に保持することにより、最大リフト量は一定値に保持される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３３９９５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記コントロールシャフトには、機関バルブを付勢するバルブスプリングの反力に起因した軸方向の力（以下、軸力という）が加わる。そしてこの軸力によって、コントロールシャフトはカム面に押し付けられるため、保持区間のカム面を使用してバルブ特性を保持し続けると、コントロールシャフトが接触しているカム面が局所的に摩耗してしまうおそれがある。
【０００５】
本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、カムを使ってバルブ特性の変更及び保持を行う可変動弁機構において、バルブ特性を保持する保持区間でのカム面の局所的な摩耗を抑えることのできる可変動弁機構の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する可変動弁機構の制御装置は、内燃機関の機関バルブのバルブ特性を変更する可変機構部と、可変機構部を作動させるコントロールシャフトと、コントロールシャフトに当接して当該コントロールシャフトを軸方向に移動させるカムと、カムを回動させる電動モータとを備えており、カムの回転位相を制御することによりバルブ特性の可変制御を行う可変動弁機構の制御装置である。そして、カムのカム面には、コントロールシャフトの変位量が変化することでバルブ特性が変化する変化区間と、コントロールシャフトの変位量が一定であってバルブ特性が保持される保持区間とが設けられている。こうしたカムを使ってバルブ特性の変更及び保持が行われる。
【０００７】
そして、保持区間のカム面を使ってバルブ特性を保持するときには、バルブ特性を保持するために使用される保持区間内においてコントロールシャフトとカム面との接触位置を変更する変更処理を実行するようにしている。従って、保持区間のカム面を使用してバルブ特性を保持する場合には、コントロールシャフトとカム面との接触位置が変化するため、保持区間のカム面における局所的な摩耗を抑えることができるようになる。
【０００８】
上記制御装置において、上記変更処理は、保持区間のカム面にコントロールシャフトが接触している状態を維持しつつカムの回転位相を変更する処理とすることが好ましい。
同構成によれば、バルブ特性を保持しつつ、コントロールシャフトとカム面との接触位置を変更することができる。
【０００９】
また、上記変更処理として、保持区間のカム面にコントロールシャフトが接触している状態を維持しつつカムの回転位相を変更する処理を行う場合には、そうしたカムの回転位相の変更を予め設定された期間ごとに実行することが好ましい。
【００１０】
同構成によれば、バルブ特性を保持するときにカムの回転位相の変更を常時行う場合と比較して、電動モータの消費電力を抑えつつ、カム面の局所的な摩耗を抑えることができる。
【００１１】
また、上記制御装置において、上記変更処理は、保持区間のカム面を使ってバルブ特性を保持している期間が予め定められた基準期間以上となったときに実行することが好ましい。
【００１２】
同構成によれば、バルブ特性の保持期間が基準期間に満たない程度に短く、カム面の局所的な摩耗が起きにくいときには、上記変更処理が実行されないため、変更処理を効率よく実行することができる。
【００１３】
また、上記制御装置において、上記変更処理は、保持区間のカム面を使ってバルブ特性を保持するたびに、その保持区間のカム面とコントロールシャフトとの接触位置を異ならせる処理であってもよい。
【００１４】
同構成によれば、保持されていたバルブ特性が別のバルブ特性に変更され、その後、バルブ特性が変更される前のバルブ特性に再び変更されて保持される場合において、バルブ特性の変更前と変更後とでは、同一のバルブ特性であってもコントロールシャフトとカム面との接触位置が異なるようになる。そのため、こうした変更処理でも、保持区間のカム面における局所的な摩耗を抑えることができる。なお、同構成による変更処理は、バルブ特性を保持するたびに、保持区間内におけるカムの回転位相を異ならせることにより具現化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】可変動弁機構の制御装置の一実施形態における内燃機関のシリンダヘッド周りの構造を示す断面図。
【図２】同実施形態の可変機構部の破断斜視図。
【図３】同実施形態の可変動弁機構の模式図。
【図４】同実施形態の可変動弁機構に設けられたカムのプロファイルを示す図。
【図５】同実施形態の可変動弁機構による最大リフト量の変更態様を示すグラフ。
【図６】同実施形態において、バルブ特性を保持するときに実行される一連の処理手順を示すフローチャート。
【図７】同実施形態において、バルブ特性を保持するときのカムの回転位相変化を示すタイミングチャート。
【図８】同実施形態の変形例において、バルブ特性を保持するときのカムの回転位相変化を示すタイミングチャート。
【図９】同実施形態の変形例において、バルブ特性を保持するときのカムの回転位相の目標値を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、可変動弁機構の制御装置にかかる一実施形態について、図１〜図７を参照して説明する。
図１に示すように、内燃機関１は、シリンダブロック１０と、シリンダブロック１０の上方に載置されたシリンダヘッド２０とを備えている。
【００１７】
シリンダブロック１０の内部には、気筒数に応じた円筒状のシリンダ１１が形成されており、各シリンダ１１には、ピストン１２が摺動可能に収容されている。シリンダブロック１０の上部にはシリンダヘッド２０が組み付けられており、シリンダ１１の内周面、ピストン１２の上面及びシリンダヘッド２０の下面によって燃焼室１３が区画形成されている。
【００１８】
シリンダヘッド２０には、燃焼室１３に連通する吸気ポート２１及び排気ポート２２が形成されている。吸気ポート２１は吸気通路３０の一部を構成している。また、排気ポート２２は排気通路４０の一部を構成している。
【００１９】
吸気ポート２１には、燃焼室１３と吸気ポート２１とを連通・遮断する機関バルブとしての吸気バルブ３１が設けられている。排気ポート２２には、燃焼室１３と排気ポート２２とを連通・遮断する機関バルブとしての排気バルブ４１が設けられている。各バルブ３１、４１はバルブスプリング２４によって閉弁方向に付勢されている。
【００２０】
また、シリンダヘッド２０の内部には、各バルブ３１、４１に対応してラッシュアジャスタ２５が設けられている。そして、このラッシュアジャスタ２５と各バルブ３１、４１との間にはロッカアーム２６が設けられている。ロッカアーム２６は、一端がラッシュアジャスタ２５に支持されており、他端が各バルブ３１、４１の端部に当接されている。
【００２１】
更に、シリンダヘッド２０には、各バルブ３１、４１を駆動する吸気カムシャフト３２及び排気カムシャフト４２がそれぞれ回転可能に支持されている。吸気カムシャフト３２には吸気カム３２ａが形成されており、排気カムシャフト４２には排気カム４２ａが形成されている。排気カム４２ａの外周面は、排気バルブ４１に当接しているロッカアーム２６のローラ２６ａに当接されている。これにより、機関運転中に排気カムシャフト４２が回転すると、排気カム４２ａの作用により、ラッシュアジャスタ２５によって支持された部分を支点としてロッカアーム２６が揺動する。そしてロッカアーム２６の揺動により、排気バルブ４１が開弁方向にリフトされる。
【００２２】
一方、吸気バルブ３１に当接するロッカアーム２６と吸気カム３２ａとの間には、吸気バルブ３１のバルブ特性を変更する可変機構部３００が各気筒毎に設けられている。この可変機構部３００は可変動弁機構６００の一部を構成しており、入力アーム３１１と出力アーム３２１とを有している。これら入力アーム３１１及び出力アーム３２１はシリンダヘッド２０に固定された支持パイプ３３０を中心に揺動可能に支持されている。ロッカアーム２６は、バルブスプリング２４の付勢力によって出力アーム３２１側に付勢され、ロッカアーム２６の中間部分に設けられたローラ２６ａが出力アーム３２１の外周面に当接されている。
【００２３】
また、可変機構部３００の外周面には突起３１３が設けられており、この突起３１３には、シリンダヘッド２０内に固定されたスプリング５０の付勢力が作用する。このスプリング５０の付勢力により、入力アーム３１１の先端に設けられたローラ３１１ａが吸気カム３２ａの外周面に当接している。これにより、機関運転中に吸気カムシャフト３２が回転すると、吸気カム３２ａの作用により、可変機構部３００は支持パイプ３３０を中心に揺動する。そして、出力アーム３２１によってロッカアーム２６が押圧されることにより、ラッシュアジャスタ２５によって支持されている部分を支点としてロッカアーム２６が揺動する。このロッカアーム２６の揺動により、吸気バルブ３１は開弁方向にリフトされる。
【００２４】
上記支持パイプ３３０には、その軸方向に沿って移動可能なコントロールシャフト３４０が挿入されている。可変機構部３００は、コントロールシャフト３４０を軸方向に変位させることにより、支持パイプ３３０を中心とした入力アーム３１１と出力アーム３２１との相対位相差、即ち図１に示す角度θを変更する。
【００２５】
次に、図２を参照して、可変機構部３００の構成を更に詳しく説明する。
この図２に示すように、可変機構部３００には、入力部３１０を挟んで両側に出力部３２０が配設されている。
【００２６】
入力部３１０及び出力部３２０の各ハウジング３１４、３２３は、それぞれ中空円筒形状に形成されており、それらの内部には支持パイプ３３０が挿通されている。
入力部３１０のハウジング３１４の内周には、ヘリカルスプライン３１２が形成されている。一方、各出力部３２０のハウジング３２３の内周には、入力部３１０のヘリカルスプライン３１２に対して歯筋が逆向きのヘリカルスプライン３２２が形成されている。
【００２７】
入力部３１０及び２つの出力部３２０の各ハウジング３１４、３２３によって形成される一連の内部空間には、スライダギヤ３５０が配設されている。このスライダギヤ３５０は、中空円筒状に形成されており、支持パイプ３３０の外周面上において、支持パイプ３３０の軸方向に往復動可能、且つ支持パイプ３３０の軸回りに相対回動可能に配設されている。
【００２８】
スライダギヤ３５０の軸方向中央部の外周面には、入力部３１０のヘリカルスプライン３１２に噛み合うヘリカルスプライン３５１が形成されている。一方、スライダギヤ３５０の軸方向両端部の外周面には、出力部３２０のヘリカルスプライン３２２に噛み合うヘリカルスプライン３５２がそれぞれ形成されている。
【００２９】
支持パイプ３３０の内部には、同支持パイプ３３０の軸方向に移動可能なコントロールシャフト３４０が設けられている。このコントロールシャフト３４０とスライダギヤ３５０とはピンで係合されており、支持パイプ３３０に対してスライダギヤ３５０は回動可能、かつコントロールシャフト３４０の軸方向への移動に合わせてスライダギヤ３５０も軸方向に移動する。
【００３０】
このように構成された可変機構部３００では、コントロールシャフト３４０が軸方向に移動すると、このコントロールシャフト３４０の移動に連動してスライダギヤ３５０も軸方向に移動する。このスライダギヤ３５０の外周面に形成されたヘリカルスプライン３５１、３５２は、歯筋の形成方向がそれぞれ異なっており、入力部３１０及び出力部３２０の内周面に形成されたヘリカルスプライン３１２、３２２とそれぞれ噛合している。そのため、スライダギヤ３５０が軸方向に移動すると、入力部３１０と出力部３２０はそれぞれ逆の方向に回動する。その結果、入力アーム３１１と出力アーム３２１との相対位相差が変更され、吸気バルブ３１のバルブ特性である最大リフト量及び開弁期間が変更される。具体的には、図２に示す矢印Ｈｉ方向にコントロールシャフト３４０を移動させると、コントロールシャフト３４０とともにスライダギヤ３５０が矢印Ｈｉ方向に移動する。これに伴って入力アーム３１１と出力アーム３２１との相対位相差、即ち図１に示した角度θが大きくなり、吸気バルブ３１の最大リフト量ＶＬ及び開弁期間ＩＮＣＡＭが大きくなって吸入空気量が増大する。一方、図２に示す矢印Ｌｏ方向にコントロールシャフト３４０を移動させると、コントロールシャフト３４０とともにスライダギヤ３５０が矢印Ｌｏ方向に移動するのに伴って入力アーム３１１と出力アーム３２１との相対位相差は小さくなる。これにより、吸気バルブ３１の最大リフト量ＶＬ及び開弁期間ＩＮＣＡＭが小さくなって吸入空気量は減少する。
【００３１】
次に、可変動弁機構６００のコントロールシャフト３４０を軸方向に移動させる駆動部の構成を説明する。
図３に示すように、可変動弁機構６００の駆動部は、電動式のモータ２１０、モータ２１０の回転速度を減速する減速機構２２０、コントロールシャフト３４０の端面が当接するカム面を有したカム５３０などを備えている。モータ２１０には、同モータ２１０の回転角度を検出する回転角度センサ２１１が設けられている。
【００３２】
減速機構２２０には、複数の歯車等が備えられている。減速機構２２０の入力軸は、モータ２１０の出力軸に接続されており、減速機構２２０の出力軸は、カム５３０の中心軸に接続されている。カム５３０が回動すると、カム径（カムの回転中心からカム面までの半径）の変化に合わせて、コントロールシャフト３４０は、コントロールシャフト３４０の中心軸が延びる方向である軸方向に変位する。
【００３３】
モータ２１０には、モータ２１０の駆動を制御するモータ用制御装置１５０が接続されている。モータ２１０は、モータ用制御装置１５０からの駆動信号に応じて回転角度が制御される。モータ用制御装置１５０は、内燃機関１の運転状態を制御する機関用制御装置１００に接続されている。
【００３４】
機関用制御装置１００には、アクセル操作量センサによって検出されるアクセル操作量や、クランク角センサによって検出されるクランク角などが入力される。そして、機関用制御装置１００は、例えば、クランク角から算出される機関回転速度ＮＥ及びアクセル操作量ＡＣＣＰなどに基づいて機関運転状態に応じた要求吸入空気量を算出し、要求吸入空気量が得られる吸気バルブ３１の最大リフト量を算出する。そしてその算出された最大リフト量を目標リフト量ＶＬｐとして設定する。このようにして目標リフト量ＶＬｐが設定されると、モータ用制御装置１５０では、目標リフト量ＶＬｐに対応するカム５３０の目標回転位相Ｋｐが算出され、その算出された目標回転位相Ｋｐとなるようにモータ２１０の回転角度を制御する。
【００３５】
また、モータ用制御装置１５０は、回転角度センサ２１１にて検出されるモータ２１０の回転角度からカム５３０の実際の回転位相を算出し、その算出された回転位相Ｋから最大リフト量ＶＬの現状値を算出する。そして、モータ用制御装置１５０は、算出された最大リフト量ＶＬの現状値を機関用制御装置１００に送信する。
【００３６】
次に、コントロールシャフト３４０を変位させるカム５３０について詳細に説明する。
図４に示すように、カム５３０のカム面には、一方向に向かってカム径が次第に大きくなることによりコントロールシャフト３４０の変位量が線形に増加する変化区間（図４に示す第１回転位相Ｒ１〜第２回転位相Ｒ２、及び第３回転位相Ｒ３〜第４回転位相Ｒ４の区間）が設けられている。また、カム５３０のカム面には、カム径が一定であってコントロールシャフト３４０の変位量が一定になる保持区間（図４に示す第２回転位相Ｒ２〜第３回転位相Ｒ３の区間、第４回転位相Ｒ４〜第５回転位相Ｒ５の区間、及びコントロールシャフト３４０の端部がカム５３０の基準円５３０ｂに接触する第１回転位相Ｒ１〜基準回転位相Ｒ０の区間）も設けられている。
【００３７】
なお、以下の説明では、カム５３０の回転位相について、第１回転位相Ｒ１から第２回転位相Ｒ２、第３回転位相Ｒ３へと変化させる方向（図４において右回り（時計回り）にカム５３０を回転させる方向）を、カム５３０の回転位相を大きくする方向と定義する。そして、上記基準回転位相Ｒ０とは、カム５３０の回転位相を可変制御する上での最小回転位相である。
【００３８】
カム５３０の回転位相が基準回転位相Ｒ０〜第１回転位相Ｒ１の区間では、コントロールシャフト３４０の変位量が「０」に維持される。また、カム５３０の回転位相が第２回転位相Ｒ２〜第３回転位相Ｒ３の区間では、コントロールシャフト３４０の変位量が一定の値である「Ｌ１」に維持される。そして、カム５３０の回転位相が第４回転位相Ｒ４〜第５回転位相Ｒ５の区間では、コントロールシャフト３４０の変位量は一定の値であって上記「Ｌ１」よりも大きい「Ｌ２」に維持される。
【００３９】
カム５３０のカム面は、上述したカムプロファイルを有しているため、カム５３０の回転位相が基準回転位相Ｒ０から第５回転位相Ｒ５までの範囲内で回転すると、吸気バルブ３１の最大リフト量ＶＬは、図５に示すように変化する。
【００４０】
図５に示すように、モータ２１０の回転角度が大きくなるに伴って、カム５３０の回転位相も徐々に大きくなる。そして、コントロールシャフト３４０の端部がカム５３０の基準円５３０ｂに接触した状態になる第１回転位相Ｒ１以前の区間では、コントロールシャフト３４０の変位量が「０」であり、このときの最大リフト量ＶＬは、第１リフト量ＶＬ１に保持される。なお、この第１リフト量ＶＬ１は、最大リフト量ＶＬの最小値である。そして、カム５３０の回転位相が、第１回転位相Ｒ１から第２回転位相Ｒ２に変化する過程では、コントロールシャフト３４０の変位量が徐々に増大するため、最大リフト量ＶＬは、第１リフト量ＶＬ１から徐々に大きくなっていく。
【００４１】
カム５３０の回転位相が第２回転位相Ｒ２〜第３回転位相Ｒ３の区間では、コントロールシャフト３４０の変位量が一定の「Ｌ１」に維持されるため、このときの最大リフト量ＶＬは、第１リフト量ＶＬ１よりも大きい第２リフト量ＶＬ２に保持される。そして、カム５３０の回転位相が、第３回転位相Ｒ３から第４回転位相Ｒ４に変化する過程では、コントロールシャフト３４０の変位量が徐々に増大するため、最大リフト量ＶＬは、第２リフト量ＶＬ２から徐々に大きくなっていく。
【００４２】
カム５３０の回転位相が第４回転位相Ｒ４〜第５回転位相Ｒ５の区間では、コントロールシャフト３４０の変位量が上記「Ｌ１」よりも大きい「Ｌ２」に維持されるため、このときの最大リフト量ＶＬは、第２リフト量ＶＬ２よりも大きい第３リフト量ＶＬ３に保持される。なお、この第３リフト量ＶＬ３は、最大リフト量ＶＬの最大値である。
【００４３】
ここで、上記可変機構部３００の出力部３２０には、バルブスプリング２４からの反力が作用するため、入力アーム３１１と出力アーム３２１との相対位相差を小さくしようとする力がかかる。従って、スライダギヤ３５０やコントロールシャフト３４０には、吸気バルブ３１の最大リフト量ＶＬが小さくなる方向（図２や図３に示す矢印Ｌｏ方向）に軸力が作用する。この軸力が、カム５３０において、コントロールシャフト３４０の変位量を変化させる区間のカム面に作用すると、その軸力からの分力が発生し、その分力により、カム５３０は最大リフト量ＶＬが小さくなる方向に作用する回転トルクが働くようになる。そのため、コントロールシャフト３４０の変位量が変化する区間内で最大リフト量ＶＬを保持しようとすると、上記回転トルクに抗する力をモータ２１０から発生させる必要があり、モータ２１０に対して保持電流を供給する必要がある。
【００４４】
他方、カム５３０において上述した保持領域のカム面に上記軸力が作用するとき、つまりカム径が一定であってコントロールシャフト３４０の変位量が一定になる区間のカム面に上記軸力が作用するときには、そうした軸力が作用したとしても、その軸力からの分力の発生は抑えられる。そのため、軸力に起因した上記回転トルクの発生が抑制される。従って、コントロールシャフト３４０の変位量が一定になる区間において最大リフト量ＶＬを保持する場合には、モータ２１０に供給する保持電流を低減することができる。
【００４５】
また、カム５３０の回転位相が、上記保持区間の範囲内に収まっていれば、最大リフト量ＶＬを一定値に保持することができる。従って、バルブ特性を無段階に変更可能な無段可変動弁装置とは異なり、バルブ特性を一定値に保持する際のモータ制御として、高精度な位相制御を必要としない。
【００４６】
そこで、可変動弁機構６００では、吸気バルブ３１の最大リフト量ＶＬとして、上述した第１リフト量ＶＬ１、第２リフト量ＶＬ２、及び第３リフト量ＶＬ３のいずれかを機関運転状態に応じて選択する。そして、選択された最大リフト量を保持することにより、吸気バルブ３１の最大リフト量ＶＬを３段階に変更するようにしている。このように可変動弁機構６００は、バルブ特性を多段階に変更する多段可変式の可変動弁機構として利用されている。
【００４７】
なお、多段可変式の可変動弁機構６００では、カム５３０の回転位相が、上記保持区間の範囲内に収まっていれば、最大リフト量ＶＬを一定値に保持することができる。従って、バルブ特性を無段階に変更可能な無段可変動弁機構とは異なり、本実施形態の可変動弁機構６００では、バルブ特性を一定値に保持する際のモータ制御として、高精度な位相制御を必要としない。
【００４８】
ところで、上述したように、コントロールシャフト３４０には、吸気バルブ３１を付勢するバルブスプリング２４の反力に起因した軸力が加わる。そしてこの軸力によって、コントロールシャフト３４０はカム５３０のカム面に押し付けられる。そのため、保持区間のカム面を使用してバルブ特性を保持し続けると、コントロールシャフト３４０がカム面の同一箇所を長い時間押圧することになり、コントロールシャフト３４０が接触しているカム面には局所的な摩耗が生じるおそれがある。
【００４９】
そこで、モータ用制御装置１５０は、バルブ特性を保持する保持区間のカム面における局所的な摩耗を抑えるために、バルブ特性を保持する際には、図６に示す摩耗抑制処理を所定周期毎に行うようにしている。
【００５０】
図６に示すように、摩耗抑制処理が開始されるとまず、位相保持の継続期間ＫＴが基準期間Ｔｓｔ以上であるか否かが判定される（Ｓ１００）。継続期間ＫＴは、最大リフト量ＶＬが第１リフト量ＶＬ１及び第２リフト量ＶＬ２及び第３リフト量ＶＬ３のいずれかに保持されている状態でカム５３０の回転位相が変化すること無く一定の位相に保持されている期間であり、モータ用制御装置１５０内に設けられたタイマなどによって継続期間ＫＴの時間が計測される。そして、ステップＳ１００にて肯定判定されると、継続期間ＫＴは一旦「０」にリセットされる。また、基準期間Ｔｓｔとしては、継続期間ＫＴがこの基準期間Ｔｓｔ以上であることに基づいて、カム面に局所的な摩耗が起きる可能性が高くなることを的確に判定することができるように、その値の大きさは設定されている。
【００５１】
ステップＳ１００にて、継続期間ＫＴが基準期間Ｔｓｔ未満であると判定されるときには（Ｓ１００：ＮＯ）、本処理は一旦終了される。
一方、ステップＳ１００にて、継続期間ＫＴが基準期間Ｔｓｔ以上であると判定されるときには（Ｓ１００：ＹＥＳ）、カム５３０の回転位相を変更する変更処理を実行して（Ｓ１１０）、本処理は一旦終了される。
【００５２】
ステップＳ１１０にて実行される変更処理は、保持区間のカム面を使って最大リフト量ＶＬを保持しつつ、その最大リフト量ＶＬを保持するために使用される保持区間内においてコントロールシャフト３４０とカム５３０のカム面との接触位置を変更する処理である。より詳細には、保持区間のカム面にコントロールシャフト３４０の端面が接触している状態を維持しつつ、カム５３０の回転位相Ｋが変更される。
【００５３】
図７に、この変更処理による回転位相Ｋの変更例を示しつつ、上記摩耗抑制処理の作用を説明する。なお、図７には、最大リフト量ＶＬを第２リフト量ＶＬ２に保持するときの態様を示す。
【００５４】
図７に示すように、継続期間ＫＴが基準期間Ｔｓｔに達すると、回転位相の変更処理が実行される。その変更処理では、回転位相Ｋが、第２回転位相Ｒ２から第３回転位相Ｒ３までの間の範囲内において連続した増減を繰り返すように変更される。こうした回転位相Ｋの変更により、最大リフト量ＶＬを保持するために使用される保持区間内においてコントロールシャフト３４０とカム面との接触位置が変更される。従って、コントロールシャフト３４０がカム面の同一箇所を押圧し続けることがなく、保持区間のカム面における局所的な摩耗を抑えることができる。なお、回転位相Ｋの変更は、目標回転位相Ｋｐを適宜変更するなどして行えばよい。
【００５５】
また、先の図７に示すように、第２回転位相Ｒ２から第３回転位相Ｒ３までの間の範囲内で回転位相Ｋを増減させても、コントロールシャフト３４０の端面は、第２回転位相Ｒ２から第３回転位相Ｒ３までの間のカム面、つまり最大リフト量ＶＬを第２リフト量ＶＬ２に保持する保持区間のカム面に接触し続ける。従って、変更処理を実行して回転位相Ｋを増減させても、最大リフト量ＶＬを第２リフト量ＶＬ２に保持保持し続けることができる。
【００５６】
ちなみに、図７には、最大リフト量ＶＬを第２リフト量ＶＬ２に保持するときの態様を示したが、最大リフト量ＶＬを第１リフト量ＶＬ１や第３リフト量ＶＬ３に保持する場合でも同様な態様で回転位相Ｋは変更される。例えば最大リフト量ＶＬを第１リフト量ＶＬ１に保持するときの変更処理では、回転位相Ｋが基準回転位相Ｒ０から第１回転位相Ｒ１までの間の範囲内において増減される。また、最大リフト量ＶＬを第３リフト量ＶＬ３に保持するときの変更処理では、回転位相Ｋが第４回転位相Ｒ４から第５回転位相Ｒ５までの間の範囲内において増減される。
【００５７】
また、上述した変更処理を実行すると、回転位相Ｋを変更するためにモータ２１０が駆動されるため、そうした変更処理を実行しない場合と比較して消費電力が増大する。ここで、上記摩耗抑制処理では、保持区間のカム面を使って最大リフト量ＶＬを保持している期間である上記継続期間ＫＴが基準期間Ｔｓｔ以上となった場合に、変更処理を実行するようにしている。従って、最大リフト量ＶＬの保持期間が基準期間Ｔｓｔに満たない程度に短く、カム面の局所的な摩耗が起きにくいときには、上記変更処理が実行されない。そのため、モータ２１０の不要な消費電力を抑えつつ、変更処理を効率よく実行することができる。
【００５８】
以上説明したように、本実施形態によれば、次の効果を得ることができる。
（１）保持区間のカム面を使って最大リフト量ＶＬを保持するときには、最大リフト量ＶＬを保持するために使用される保持区間内においてコントロールシャフト３４０とカム面との接触位置を変更する変更処理を実行するようにしている。従って、保持区間のカム面を使用して最大リフト量ＶＬを保持する場合には、コントロールシャフト３４０とカム面との接触位置が変化するため、保持区間のカム面における局所的な摩耗を抑えることができるようになる。
【００５９】
（２）上記変更処理として、保持区間のカム面にコントロールシャフト３４０が接触している状態を維持しつつカム５３０の回転位相Ｋを変更する処理を行うようにしているため、最大リフト量ＶＬを保持しつつ、コントロールシャフト３４０とカム面との接触位置を変更することができる。
【００６０】
（３）保持区間のカム面を使って最大リフト量ＶＬを保持している継続期間ＫＴが基準期間Ｔｓｔ以上となったときに上記変更処理を実行しているため、その変更処理を効率よく実行することができる。
【００６１】
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・上記変更処理では、保持区間内において回転位相Ｋが連続した増減を繰り返すように常時変更されるようにした。この他、回転位相Ｋの変更を予め設定された期間ごとに実行するようにしてもよい。
【００６２】
図８に、そうした変形例における回転位相Ｋの変更態様を示す。なお、図８には、最大リフト量ＶＬを第２リフト量ＶＬ２に保持するときの態様を示すが、最大リフト量ＶＬを第１リフト量ＶＬ１や第３リフト量ＶＬ３に保持する場合でも同様な態様で回転位相Ｋを変更すればよい。
【００６３】
図８に示すように、この変形例でも、上記継続期間ＫＴ、つまり最大リフト量ＶＬが第１リフト量ＶＬ１及び第２リフト量ＶＬ２及び第３リフト量ＶＬ３のいずれかに保持されている状態でカム５３０の回転位相Ｋが変化すること無く一定の位相に保持されている期間を計測する。そして、継続期間ＫＴが上記基準期間Ｔｓｔに達すると（時刻ｔ１）、回転位相Ｋを、第２回転位相Ｒ２から第３回転位相Ｒ３までの範囲内での別の回転位相Ｋに変更してその位相を保持する。そして、その別の回転位相Ｋに変更された時点で再び継続期間ＫＴの計測を開始し（時刻ｔ１）、継続期間ＫＴが再び基準期間Ｔｓｔに達すると（時刻ｔ２）、回転位相Ｋを第２回転位相Ｒ２から第３回転位相Ｒ３までの範囲内での別の回転位相Ｋに再び変更してその位相を保持する。こうした、予め設定された期間ごと、つまり継続期間ＫＴが基準期間Ｔｓｔに達するごとでの回転位相Ｋの変更を、最大リフト量ＶＬを第２リフト量ＶＬ２に保持する間は繰り返す（時刻ｔ３、時刻ｔ４）。このように回転位相Ｋの変更を予め設定された期間ごとに実行することで、回転位相Ｋを段階的に変更する場合には、回転位相Ｋを別の回転位相に変更するときにだけモータ２１０は駆動される。従って、上記実施形態のように回転位相Ｋが連続した増減を繰り返すように常時回転位相Ｋを変更する場合と比較して、こうした変形例によれば、モータ２１０の消費電力を抑えつつ、カム面の局所的な摩耗を抑えることができるようになる。
【００６４】
・上記変更処理として、保持区間のカム面を使って最大リフト量ＶＬを保持するたびに、その保持区間のカム面とコントロールシャフト３４０との接触位置を異ならせる処理を行うようにしてもよい。なお、この変形例における変更処理は、最大リフト量ＶＬを保持するたびに、保持区間内におけるカム５３０の回転位相Ｋを異ならせることにより具現化できる。
【００６５】
図９に、そうした変形例における回転位相Ｋの設定態様を示す。なお、図８には、最大リフト量ＶＬを第２リフト量ＶＬ２に保持するときの態様を示すが、最大リフト量ＶＬを第１リフト量ＶＬ１や第３リフト量ＶＬ３に保持する場合でも同様な態様で回転位相Ｋを設定すればよい。
【００６６】
この変形例では、最大リフト量ＶＬを第２リフト量ＶＬ２に保持するときの回転位相Ｋとして、第２回転位相Ｒ２から第３回転位相Ｒ３までの範囲内の位相であって互いに異なる位相、例えば第２ａ回転位相Ｒ２ａ及び第２ｂ回転位相Ｒ２ｂ及び第２ｃ回転位相Ｒ２ｃといった３つの位相がそれぞれ設定されている。そして、例えば最大リフト量ＶＬを第２リフト量ＶＬ２に保持するべく回転位相Ｋが第２ａ回転位相Ｒ２ａの位相にされていた状態から、最大リフト量ＶＬが第１リフト量ＶＬ１や第３リフト量ＶＬ３に変更され、その後再び最大リフト量ＶＬを第２リフト量ＶＬ２に保持するときには、回転位相Ｋが、前回設定されていた第２ａ回転位相Ｒ２ａとは異なる位相、つまり第２ｂ回転位相Ｒ２ｂ及び第２ｃ回転位相Ｒ２ｃのいずれか一方の位相に設定される。こうした変形例によれば、保持されていた最大リフト量ＶＬが別の最大リフト量ＶＬに変更され、その後、最大リフト量ＶＬが変更される前の最大リフト量ＶＬに再び変更されて保持される場合において、最大リフト量ＶＬの変更前と変更後とでは、同一の最大リフト量ＶＬであってもコントロールシャフト３４０とカム面との接触位置は異なるようになる。そのため、こうした変更処理でも、保持区間のカム面における局所的な摩耗を抑えることができるようになる。なお、
・先の図６に示した摩耗抑制処理を、モータ用制御装置１５０ではなく、機関用制御装置１００にて行い、その機関用制御装置１００からモータ用制御装置１５０に対して上記変更処理の実行を指示するようにしてもよい。
【００６７】
・可変動弁機構６００は、吸気バルブ３１の最大リフト量を３段階に変更する機構であった。この他、吸気バルブ３１の最大リフト量を２段階に変更したり、４段階以上に変更する可変動弁機構でもよい。
【００６８】
・上記カム５３０の形状は一例であり、コントロールシャフト３４０を軸方向に移動させることが可能なカムであれば、他の形状でもよい。
・上記可変機構部３００は、吸気バルブ３１の最大リフト量及び開弁期間を変更可能な機構であった。この他、最大リフト量のみを変更可能な機構、あるいは開弁期間のみを変更可能な機構であってもよい。また、最大リフト量や開弁期間とは異なるバルブ特性（例えば開弁時期や閉弁時期など）を変更する可変機構部でもよい。
【００６９】
・上記可変機構部３００は、吸気バルブ３１の動弁系に設けられていたが、排気バルブ４１の動弁系に設けられていてもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１…内燃機関、１０…シリンダブロック、１１…シリンダ、１２…ピストン、１３…燃焼室、２０…シリンダヘッド、２１…吸気ポート、２２…排気ポート、２４…バルブスプリング、２５…ラッシュアジャスタ、２６…ロッカアーム、２６ａ…ローラ、３０…吸気通路、３１…吸気バルブ、３２…吸気カムシャフト、３２ａ…吸気カム、３３…スロットルバルブ、４０…排気通路、４１…排気バルブ、４２…排気カムシャフト、４２ａ…排気カム、５０…スプリング、１００…機関用制御装置、１５０…モータ用制御装置、２１０…モータ、２１１…回転角度センサ、２２０…減速機構、３００…可変機構部、３１０…入力部、３１１…入力アーム、３１１ａ…ローラ、３１２…ヘリカルスプライン、３１３…突起、３１４…ハウジング、３２０…出力部、３２１…出力アーム、３２２…ヘリカルスプライン、３２３…ハウジング、３３０…支持パイプ、３４０…コントロールシャフト、３５０…スライダギヤ、３５１…ヘリカルスプライン、３５２…ヘリカルスプライン、５３０…カム、５３０ｂ…基準円、６００…可変動弁機構。
【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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