(57)【要約】    【課題】  機関始動時に、可変動弁機構の電動アクチュエータに大電流が流れることを抑止しつつ、始動開始に対して応答良く可変動弁機構を駆動する。    【解決手段】  クランク角センサから出力されるパルス信号を始動操作の開始から計数し、計数結果が所定数に達した時点で機関の回転開始を判定し、回転開始を判定したときに可変動弁機構の駆動を許可する。また、前記計数結果が所定数に達していない状態であっても、スタータスイッチのＯＮから所定時間以上経過していてかつ機関が回転している場合には、可変動弁機構の駆動を許可する。【選択図】  図４
2006220078.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関バルブの作動特性を可変にする可変動弁機構の制御装置であって、
内燃機関の始動時に機関の回転開始を検出し、回転開始が検出されてから前記可変動弁機構の駆動を許可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】
前記内燃機関の回転に同期するパルス信号を発生する回転センサを備え、
前記回転センサからのパルス信号の出力数が所定値になった時点を、前記内燃機関の回転開始タイミングとして判断することを特徴とする請求項１記載の可変動弁機構の制御装置。
【請求項３】
前記内燃機関のスタータの電源であるバッテリの電圧変化に基づいて前記内燃機関の回転開始タイミングを判断することを特徴とする請求項１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、内燃機関の機関バルブの作動特性を可変にする可変動弁機構の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、吸気バルブの開弁量を変更する可変動弁機構を備え、内燃機関の始動が開始されてから所定期間において、吸気バルブの開弁量を増大させる始動制御の開示がある。
具体的には、イグニッションスイッチ又はスタートスイッチがオンになったときに開弁量の増大を行うこと、及び、クランキング開始後機関回転速度がＮ１以上になったときに開弁量の増大を行う構成が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−０９２４２０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、イグニッションスイッチ又はスタートスイッチがオンになったときに開弁量を増大させるべく可変動弁機構を駆動制御しても、内燃機関が回転していないので、可変動弁機構の動作に対するフリクションが大きく、実際には可変動弁機構は動作しない。
従って、可変動弁機構が電動アクチュエータによって動作する場合には、前記電動アクチュエータに大電流が流れることになり、係る大電流に耐え得るアクチュエータ及び駆動回路を備える必要が生じる。
【０００４】
また、機関回転速度がＮ１以上になったときに開弁量の増大を行う構成では、機関の始動開始に対して開弁量の増大が遅れ、機関の始動性を悪化させる可能性があった。
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、可変動弁機構の電動アクチュエータに大電流が流れることを抑止しつつ、始動開始に対して応答良く可変動弁機構を駆動できる可変動弁機構の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そのため請求項１記載の発明では、内燃機関の始動時に機関の回転開始を検出し、回転開始が検出されてから可変動弁機構の駆動を許可する構成とした。
かかる構成によると、機関が回転し始める前のフリクションの大きい状態では、可変動弁機構の駆動が禁止され、機関が回転し始めてフリクションが低下するのに同期して、可変動弁機構の駆動を許可する。
【０００６】
従って、可変動弁機構が動かない状態での駆動が回避され、電動アクチュエータを用いる場合に大電流が流れることを抑止できるので、大電流に耐え得るアクチュエータ及び駆動回路を備える必要がなく、システムコストを低下させることができる。
また、機関の回転開始に同期して可変動弁機構を駆動することで、大きな応答遅れの発生を回避でき、高い機関始動性を発揮させることが可能である。
【０００７】
請求項２記載の発明では、内燃機関の回転に同期するパルス信号を発生する回転センサを備え、前記回転センサからのパルス信号の出力数が所定値になった時点を、内燃機関の回転開始タイミングとして判断する構成とした。
かかる構成によると、機関の停止状態では回転センサからのパルス信号の発生がなく、機関が回転し始めることでパルス信号が発生するようになるので、パルス信号が出力され始めてからの出力数を計数し、計数結果が所定値になってから、可変動弁機構の駆動を許可する。
【０００８】
従って、機関が回転し始めたことを精度良く判定でき、可変動弁機構が動かない状態での駆動を回避しつつ、可及的速やかに可変動弁機構の駆動を開始させることができる。
請求項３記載の発明では、内燃機関のスタータの電源であるバッテリの電圧変化に基づいて内燃機関の回転開始タイミングを判断する構成とした。
かかる構成によると、スタータの電源であるバッテリの電圧は、スタータをオンすることで一旦低下した後、機関が回転し始めることで復帰するので、前記バッテリ電圧の変化を監視することで、機関の回転開始を判断することができる。
【０００９】
従って、回転センサを用いることなく、機関の回転開始を判断して、適切なタイミングで可変動弁機構の駆動を許可することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、実施形態における可変動弁機構及びその制御装置を示す。
実施形態の可変動弁機構が適用されるエンジン（ガソリン内燃機関）は、各気筒に一対の吸気バルブ２が設けられており、これら吸気バルブ２の上方に、図外のクランクシャフトによって回転駆動される吸気駆動軸３が気筒列方向に沿って回転可能に支持されている。
【００１１】
前記吸気駆動軸３には、吸気バルブ２のバルブリフタ２ａに当接して吸気バルブ２を開閉駆動する揺動カム４が相対回転可能に外嵌されている。
前記吸気駆動軸３と揺動カム４との間には、吸気バルブ２の作動角及びバルブリフト量を連続的に変更する作動角変更機構１０（可変動弁機構）が設けられている。
また、前記吸気駆動軸３の一端部には、クランクシャフトに対する前記吸気駆動軸３の回転位相を変化させることにより、吸気バルブ２の作動角の中心位相を連続的に変更する位相変更機構２０（可変動弁機構）が配設されている。
【００１２】
前記作動角変更機構１０は、図１及び図２に示すように、吸気駆動軸３に偏心して固定的に設けられる円形の駆動カム１１と、この駆動カム１１に相対回転可能に外嵌するリング状リンク１２と、吸気駆動軸３と略平行に気筒列方向へ延びる制御軸１３と、この制御軸１３に偏心して固定的に設けられた円形の制御カム１４と、この制御カム１４に相対回転可能に外嵌すると共に、一端がリング状リンク１２の先端に連結されたロッカアーム１５と、このロッカアーム１５の他端と揺動カム４とに連結されたロッド状リンク１６と、を有している。
【００１３】
制御軸１３は、電動アクチュエータ１７（モータ）によりギヤ列１８を介して所定の制御範囲内で回転駆動される。
上記の構成により、クランクシャフトに連動して吸気駆動軸３が回転すると、駆動カム１１を介してリング状リンク１２がほぼ並進移動するとともに、ロッカアーム１５が制御カム１４の軸心周りに揺動し、ロッド状リンク１６を介して揺動カム４が揺動して吸気バルブ２が開閉駆動される。
【００１４】
また、制御軸１３の回転角度を電動アクチュエータ１７によって変化させることにより、ロッカアーム１５の揺動中心となる制御カム１４の軸心位置が変化して揺動カム４の姿勢が変化する。
これにより、吸気バルブ２の作動角の中心位相が略一定のままで、吸気バルブ２の作動角及びバルブリフト量が連続的に変化する。
【００１５】
図３は、前記位相変更機構２０を示している。
位相変更機構２０は、クランクシャフトと同期して回転するスプロケット２５に固定され、このスプロケット２５と一体的に回転する第１回転体２１と、ボルト２２ａにより前記吸気駆動軸３の一端に固定され、吸気駆動軸３と一体的に回転する第２回転体２２と、ヘリカルスプライン２６により第１回転体２１の内周面と第２回転体２２の外周面とに噛合する筒状の中間ギア２３と、を有している。
【００１６】
前記中間ギア２３には３条ネジ２８を介してドラム２７が連結されており、このドラム２７と中間ギア２３との間にねじりスプリング２９が介装されている。
前記中間ギア２３は、ねじりスプリング２９によって遅角方向（図３の左方向）へ付勢されており、電磁リターダ２４に電圧を印加して磁力を発生すると、ドラム２７及び３条ネジ２８を介して進角方向（図３の右方向）へ動かされる。
【００１７】
この中間ギア２３の軸方向位置に応じて、回転体２１，２２の相対位相が変化して、クランクシャフトに対する吸気駆動軸３の位相が変化する。
前記電動アクチュエータ１７及び電磁リターダ２４は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）３０からの制御信号により、エンジンの運転状態に応じて駆動制御される。
マイクロコンピュータを内蔵する前記エンジンコントロールユニット３０には、各種センサからの検出信号が入力される。
【００１８】
前記各種センサとしては、吸気駆動軸３の所定回転角位置で検出パルス信号を出力する駆動軸センサ３１、前記制御軸１３の回転角を連続的に検出する角度センサ３２、クランクシャフトが一定角度（例えば１０deg）回転する毎に検出パルス信号を出力するクランク角センサ３３、エンジンの吸入空気流量を検出するエアフローメータ３４などが設けられている。
【００１９】
また、前記エンジンコントロールユニット３０は、図示省略したスタータ（スタータモータ）の電源でもあるバッテリ３５の電圧が電源として供給され、更に、エンジンコントロールユニット３０には、イグニッションスイッチ（ＩＧＳＷ）３６及びスタータスイッチ（ＳＴＳＷ）３７のオン・オフ信号が入力される。
前記エンジンコントロールユニット３０は、前記各種センサからの検出信号に基づいて、燃料噴射量，燃料噴射時期，点火時期の制御を行うと共に、吸気バルブ２の作動角及び中心位相を制御する。
【００２０】
尚、本実施形態において、機関の始動時における吸気バルブ２の作動特性の目標値は、機関停止時におけるデフォルト状態とは異なり、始動時には、デフォルト位置から始動時用の目標に向けて可変動弁機構を駆動制御する必要がある。
ここで、前記エンジンコントロールユニット３０は、前記作動角変更機構１０の駆動制御において、機関始動時に前記電動アクチュエータ１７（モータ）に大電流が流れることを抑止しつつ、応答良く作動角及びバルブリフト量を始動時の目標値に変化させるべく、図４のフローチャートに示すようにして、作動角変更機構１０（可変動弁機構）の駆動許可判定を行う。
【００２１】
図４のフローチャートにおいて、ステップＳ１では、イグニッションスイッチ３６又はスタータスイッチ３７のオン状態を判別する。
イグニッションスイッチ３６又はスタータスイッチ３７がオン状態であれば、ステップＳ２へ進む。
ステップＳ２では、クランク角センサ３３からの検出パルス信号の出力が所定時間以上継続して途絶えているか否かに基づき、エンスト状態であるか否かを判定する。
【００２２】
ステップＳ２でエンスト状態であると判定された場合は、ステップＳ３へ進み、クランク角センサ３３からの検出パルス信号の出力数を計数するカウンタをクリアする。
一方、ステップＳ２においてエンスト状態でないと判定されると、ステップＳ４へ進む。
ステップＳ４では、前記クランク角センサ３３から検出パルス信号が出力されたか否か（前記検出パルス信号が反転したか否か）を判別する。
【００２３】
前記クランク角センサ３３からの検出パルス信号の出力を判定すると、ステップＳ５へ進み、前記カウンタの値をインクリメントする。
そして、次のステップＳ６では、前記カウンタの値が所定回数に達しているか否かを判別する。
ここで、前記カウンタの値が所定回数に達している場合には、始動操作に伴って機関の回転が開始したと判断し、ステップＳ７へ進んで、作動角変更機構１０の駆動制御、換言すれば、電動アクチュエータ１７（モータ）による制御軸１３の回転駆動を許可する（図５参照）。
【００２４】
機関が回転していない状態では、電動アクチュエータ１７を駆動しても大きなフリクションによって作動角変更機構１０が動かず、電動アクチュエータ１７に大電流が流れることになる。
しかし、上記のように、機関の回転開始を判断して電動アクチュエータ１７を駆動すれば、電動アクチュエータ１７の駆動に対応して作動角変更機構１０が動作するので、電動アクチュエータ１７に大電流が流れることがなく、大電流に耐え得る電動アクチュエータ１７及び駆動回路を必要としない。
【００２５】
また、機関の回転開始を判断して、電動アクチュエータ１７の駆動を許可するので、作動角変更機構１０による吸気バルブ２の作動角・リフトの変更が機関の始動操作に対して大幅に遅れることがなく、機関の始動状態に最適な作動角・リフトに速やかに変更でき、高い始動性を維持することができる。
更に、クランク角センサ３３の検出パルス信号に基づいて機関の回転開始を判断するので、機関の回転開始を精度良くかつ速やかに判断できる。
【００２６】
尚、ステップＳ７の処理は、機関の回転状態から電動アクチュエータ１７の駆動を許可する処理であり、バッテリ電圧や故障診断結果などの他の許可条件を判定する場合には、他の許可条件を含めて全ての許可条件が成立している場合に、電動アクチュエータ１７が駆動されることになる。
一方、前記ステップＳ６で、前記カウンタの値が所定回数に達していないと判断された場合には、ステップＳ８へ進む。
【００２７】
ステップＳ８では、スタータスイッチ３７がオンされてから所定時間以上経過していてかつ機関が回転している（エンスト判定されていない）か否かを判断する。
そして、スタータスイッチ３７がオンされて（始動操作の開始）から所定時間以上経過していてかつ機関が回転している（エンスト判定されていない）場合には、前記カウンタの値が所定回数に達していなくても、ステップＳ７へ進んで、電動アクチュエータ１７の駆動を許可する。
【００２８】
これにより、前記カウンタに基づく電動アクチュエータ１７の駆動許可が不当に遅れてなされることを回避できる。
ところで、上記実施形態では、クランク角センサ３３の検出パルス信号に基づいて機関の回転開始を判断する構成としたが、スタータスイッチ３７のオンによりスタータが駆動されることでバッテリ電圧が低下し、その後機関が回転し始めることでバッテリ電圧が復活する特性があるので、バッテリ電圧の変化を監視することで、機関の回転開始を判定させることができる。
【００２９】
図６のフローチャートは、バッテリ電圧に基づいて機関の回転開始を判断し、電動アクチュエータ１７の駆動を許可する実施形態を示す。
まず、ステップＳ１１では、イグニッションスイッチ３６又はスタータスイッチ３７のオン状態を判別し、イグニッションスイッチ３６又はスタータスイッチ３７がオンであれば、ステップＳ１２へ進む。
【００３０】
ステップＳ１２では、バッテリ電圧ＶＢが閾値よりも低いか否かを判断し、バッテリ電圧ＶＢが閾値よりも低くなると、ステップＳ１３へ進んで、フラグＦに１をセットする。
尚、前記閾値は、始動操作前のバッテリ電圧ＶＢに基づいて設定させることが好ましい。また、前記フラグＦは、ステップＳ１１でＮＯの判定がなされたときに、ステップＳ１７で０に設定される。
【００３１】
ステップＳ１２でバッテリ電圧ＶＢが閾値以上であると判断されると、ステップＳ１４へ進んで、前記フラグＦが１であるか否かを判定する。
前記フラグＦが１である場合には、バッテリ電圧ＶＢが一旦閾値未満に低下してから、閾値以上に上昇したことになる。
一方、フラグＦが０である場合には、始動操作の開始後にバッテリ電圧ＶＢが閾値以上の状態を保っていることになる。
【００３２】
前述のように、通常の機関始動時には、スタータの駆動開始に伴ってバッテリ電圧ＶＢが低下した後、機関の回転開始に伴ってバッテリ電圧ＶＢが復活する特性を示すので、バッテリ電圧ＶＢが一旦閾値未満に低下してから閾値以上に上昇した場合には、機関の回転開始タイミングであると判断する。
即ち、ステップＳ１４でフラグＦが１であると判断されたときに、機関の回転開始タイミングであると判断し、ステップＳ１５へ進んで、作動角変更機構１０の駆動制御、換言すれば、電動アクチュエータ１７（モータ）による制御軸１３の回転駆動を許可する（図７参照）。
【００３３】
また、ステップＳ１３でフラグＦに１をセットした後、及び、ステップＳ１４でフラグＦが０であると判定されたときには、ステップＳ１６へ進み、スタータスイッチ３７がオンされてから所定時間以上経過していてかつ機関が回転している（エンスト判定されていない）か否かを判断する。
そして、スタータスイッチ３７がオンされてから所定時間以上経過していてかつ機関が回転している（エンスト判定されていない）場合には、バッテリ電圧ＶＢに基づく許可判定を待つことなく、ステップＳ１５に進んで、作動角変更機構１０（電動アクチュエータ１７）の駆動制御を許可する。
【００３４】
従って、バッテリ電圧ＶＢに基づく駆動許可判定が適切に行われない場合であっても、駆動許可がなされることなく放置されてしまうことを防止できる。
尚、前記クランク角センサ３３の検出パルス信号に基づく回転開始判定と、バッテリ電圧ＶＢに基づく回転開始判定とを組み合わせることができる。
具体的には、例えば、前記クランク角センサ３３の検出パルス信号に基づく回転開始判定と、バッテリ電圧ＶＢに基づく回転開始判定との早い方のタイミングで、作動角変更機構１０（電動アクチュエータ１７）の駆動制御を許可する構成とすることができる。
【００３５】
また、可変動弁機構を上記構成の作動角変更機構１０に限定するものではなく、また、可変動弁機構により作動特性を可変とする機関バルブを吸気バルブに限定するものでもない。
更に、図４又は図６において、経過時間に基づく強制的な駆動許可条件の成立判定を省略しても良いことは明らかである。
【００３６】
ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術的思想について、以下に効果と共に記載する。
（イ）請求項１〜３のいずれか１つに記載の可変動弁機構の制御装置において、
機関の始動操作の開始から所定時間が経過したときに、回転開始の検出を待たずに前記可変動弁機構の駆動を許可することを特徴とする可変動弁機構の制御装置。
【００３７】
かかる構成によると、回転開始の検出が不調であっても、可変動弁機構の駆動を確実に許可することができ、可変動弁機構が駆動されることなく放置され、始動性が低下してしまうことを防止できる。
（ロ）請求項２又は３記載の可変動弁機構の制御装置において、
機関の始動操作の開始から所定時間が経過し、かつ、機関が回転しているときに、回転開始の検出を待たずに前記可変動弁機構の駆動を許可することを特徴とする可変動弁機構の制御装置。
【００３８】
かかる構成によると、回転開始の検出が不調であっても、機関が回転している状態で可変動弁機構の駆動を確実に許可することができ、電動アクチュエータに大電流が流れることを抑止しつつ、可変動弁機構が駆動されることなく放置されて始動性が低下してしまうことを防止できる。
（ハ）請求項１〜３のいずれか１つに記載の可変動弁機構の制御装置において、
前記可変動弁機構が、機関のクランク軸によって回転駆動し、外周に駆動カムが固定された駆動軸と、一端部に連係した前記駆動カムの回転により揺動するロッカアームと、前記ロッカアームの他端部に連係して機関バルブを開作動させる揺動カムと、を備え、電動アクチュエータによって前記ロッカアームの揺動支点を変化させることで、機関バルブの作動角及びリフトを可変とすることを特徴とする可変動弁機構の制御装置。
【００３９】
かかる構成によると、機関停止状態であってフリクションが大きく電動アクチュエータに大きな電流が流れるときに駆動が禁止され、前記大電流に耐え得る電動アクチュエータ及び駆動回路を必要としない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】実施形態における可変動弁機構を示す斜視図。
【図２】図１に示す作動角変更機構の断面図。
【図３】図１に示す位相変更機構を示す断面図。
【図４】可変動弁機構の駆動許可判定の第１実施形態を示すフローチャート。
【図５】第１実施形態におけるクランク角センサの検出パルスと駆動許可判定との相関を示すタイミングチャート。
【図６】可変動弁機構の駆動許可判定の第２実施形態を示すフローチャート。
【図７】第２実施形態におけるバッテリ電圧ＶＢと駆動許可判定との相関を示すタイミングチャート。
【符号の説明】
【００４１】
２…吸気バルブ、３…吸気駆動軸、４…揺動カム、１０…作動角変更機構、１１…駆動カム、１２…リング状リンク、１３…制御軸、１４…制御カム、１５…ロッカアーム、１６…ロッド状リンク、１７…電動アクチュエータ、１８…ギヤ列、２０…位相変更機構、３０…エンジンコントロールユニット、３１…駆動軸センサ，３２…角度センサ、３３…クランク角センサ、３４…エアフローメータ、３５…バッテリ、３６…イグニッションスイッチ（ＩＧＳＷ）、３７…スタータスイッチ（ＳＴＳＷ）
【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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