(57)【要約】    【課題】回転角センサの出力を低回転角領域で増幅して用いる回転角検出装置において、該低回転領域でのセンサ出力−回転角変換特性を高精度に学習する。    【解決手段】ストッパで規制される最小回転角θ１と最大回転角θ２における回転角センサからの増幅しない出力（等倍出力）Ｖ１，Ｖ２から、第１変換特性におけるゲインｄＶ／ｄθを学習した後、増幅した出力が選択される領域での小側および大側の回転角θｍｉｎ、θｍａｘに対応する第１変換特性における出力Ｖｍｉｎ、Ｖｍａｘ、同じく第２変換特性における出力Ｖｎｍｉｎ、Ｖｎｍａｘに基づいて、第２変換特性におけるゲインｄｎＶ／ｄｎθ｛＝（Ｖｎｍａｘ−Ｖｎｍｉｎ）／（θｍａｘ−θｍｉｎ）｝を学習する構成とした。【選択図】図１３
2006322800.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体の回転角に応じてセンサ部から出力された回転角信号をそのままの信号値に基づいて回転角検出値に変換する第１変換部と、前記回転角信号を所定倍増幅した信号値に基づいて回転角検出値に変換する第２変換部と、を備え、回転角領域に応じて、前記第１変換部と第２変換部とによる回転角検出値のいずれかを選択する回転角検出装置であって、
少なくとも２つの基準回転角での回転角検出信号を前記第１変換部で変換した回転角検出値と、予め設定されている基準回転角相当値とに基づいて、前記第１変換部における変換特性を学習する第１の学習を行うと共に、
前記第２変換部の回転角検出値が選択される回転角領域での少なくとも２つの任意の回転角での、前記第１の学習を行った第１変換部による回転角検出値と、前記所定倍増幅した信号値とに基づいて、第２変換部における変換特性を学習する第２の学習を行うことを特徴とする回転角検出装置。
【請求項２】
前記基準回転角は、前記回転体が機械的に固定される最小回転角および最大回転角であることを特徴とする請求項１に記載の回転角検出装置。
【請求項３】
前記第２の学習は、２つの回転角の第１変換部による回転角検出値θｍａｘ、θｍｉｎおよび所定倍増幅した信号値Ｖｎｍａｘ、Ｖｎｍｉｎに基づいて、次式により算出される所定倍増幅された信号値Ｖｎの第２変換部による回転角検出値θｎに対するゲインｄＶｎ／ｄθｎの学習を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転角検出装置。
ｄＶｎ／ｄθｎ＝（Ｖｎｍａｘ−Ｖｎｍｉｎ）／（θｍａｘ−θｍｉｎ）
【請求項４】
前記第２変換部の回転角検出値が最大出力値（飽和点）となる回転角よりも小さい予め決められた回転角を、前記第２変換部の回転角検出値が選択される回転領域の上限として設定されることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の回転角検出装置。
【請求項５】
前記第２変換部の回転角検出値が最大出力値（飽和点）となる回転角を、前記第２変換部の回転角検出値が選択される回転領域の上限として設定されることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の回転角検出装置。
【請求項６】
当該回転角検出装置が、機関弁の少なくとも作動角およびリフト量を変更する可変動弁機構における制御軸の作動角に対応する回転角を検出する装置であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の回転角検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転体の回転角を検出する装置に関し、特に、検出精度を向上する学習の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、内燃機関のスロットル開度を検出するスロットルセンサ（回転角センサ）からの信号を直接第１Ａ／Ｄ変換器に入力すると共に、該センサ信号を所定倍増幅して第２Ａ／Ｄ変換器に入力し、スロットル低開度時は増幅された第２Ａ／Ｄ変換器を経由した信号を使用し、高開度時は第１Ａ／Ｄ変換器を経由した信号を使用することで低開度域での検出精度を向上させる技術が開示されている。
【０００３】
また、増幅器の増幅率が計算値と異なると、Ａ／Ｄ変換器の出力値を切り換える点の低開度側と高開度側とでスロットル開度検出値がずれて不連続となるという課題を解決するため、所定開度における出力値の比を求め、この比に応じて増幅率を補正することにより不連続点を解消できるようにしている。
【特許文献１】特開平９−１３３０３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記のような増幅率の補正では、増幅器のバラツキについては、学習できるものの、センサ自体のバラツキについては吸収できなかった。
また、特許文献１の図２に示すように、増幅した信号は中間開度で飽和してしまうため、センサ出力と回転角との変換特性（ゲイン）を学習できないという問題があった。
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、センサおよび増幅器のバラツキを合わせて学習できるようにして、回転角検出精度を十分に高めることができるように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、少なくとも２つの基準回転角において、第１変換部によりセンサ部からの回転角信号をそのままの信号値に基づいて変換した回転角検出値と、第２変換部により所定倍増幅した信号値に基づいて変換した回転角検出値と、予め設定されている基準回転角相当値とに基づいて、第１変換部における変換特性を学習する第１の学習を行うと共に、第２変換部の回転角検出値が選択される回転角領域での少なくとも２つの任意の回転角において、第１の学習を行った第１変換部による回転角検出値と所定倍増幅した信号値とに基づいて、第２変換部における変換特性を学習する第２の学習を行うようにした。
【０００６】
かかる構成によると、まず、複数の基準回転角における第１の学習によりセンサ出力に対する第１変換部での変換特性が学習され、複数の任意の回転角における第２の学習によりセンサと増幅器を含めたバラツキが学習されて第２変換部の変換特性を学習することができ、全回転角領域にわたって高い回転角検出精度を維持することができる。
また請求項２記載の発明では、前記基準回転角を、前記回転体が機械的に固定される最小回転角および最大回転角とするようにした。
【０００７】
かかる構成によると、回転体が固定されてセンサ出力が安定し、かつ相互に最も離れた複数の回転角を用いることにより、第１変換部の変換特性を高精度に学習することができる。
また請求項３記載の発明では、前記第２の学習は、２つの回転角の第１変換部による回転角検出値θｍａｘ、θｍｉｎおよび所定倍増幅した信号値Ｖｎｍａｘ、Ｖｎｍｉｎに基づいて、次式により算出される所定倍増幅された信号値Ｖｎの第２変換部による回転角検出値θｎに対するゲインｄＶｎ／ｄθｎの学習を含むようにした。
【０００８】
ｄＶｎ／ｄθｎ＝（Ｖｎｍａｘ−Ｖｎｍｉｎ）／（θｍａｘ−θｍｉｎ）
かかる構成によると、第１の学習によって求めた第１変換部の変換特性（ゲイン）ｄｖ／ｄθと、前記任意の回転角におけるセンサ信号値Ｖｍａｘ、Ｖｍｉｎを用いて、（θｍａｘ−θｍｉｎ）は次式により求められる。
θｍａｘ−θｍｉｎ＝ｄｖ／ｄθ・（Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ）
これにより、第２変換部におけるゲインｄＶｎ／ｄθｎを、上記の式によって学習することができる。
【０００９】
また、請求項４記載の発明では、前記第２変換部の回転角検出値が最大出力値（飽和点）となる回転角よりも小さい予め決められた回転角を、前記第２変換部の回転角検出値が選択される回転領域の上限として設定されるようにした。
また、請求項５記載の発明では、前記第２変換部の回転角検出値が最大出力値（飽和点）となる回転角を、前記第２変換部の回転角検出値が選択される回転領域の上限として設定されるようにした。
【００１０】
かかる請求項４，５の構成によると、第２変換部の回転角検出値を、その最大出力値ないしその近くまで選択することができるので、低回転角領域でも最大限に増幅された回転角検出値を用いて高精度な制御および学習を行うことができる。
また、請求項６記載の発明では、当該回転角検出装置が、機関弁の少なくとも作動角およびリフト量を変更する可変動弁機構における制御軸の作動角に対応する回転角を検出する装置であるようにした。
【００１１】
かかる構成によると、吸気バルブや排気バルブの作動角を検出する装置に適用して、高精度な作動角検出値を得て、高精度な作動角制御を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本実施形態におけるシステムの概要を示す。
エンジン（ガソリン内燃機関）１００は、吸気バルブの作動角及びバルブリフト量を連続的に変更する可変動弁機構１０１を備え、該可変動弁機構１０１には、前記作動角を可変動弁機構１０１の後述する制御軸の回転角によって検出する回転角センサ１０２が装着されている。
【００１３】
前記回転角センサ１０２で検出された回転角信号は、可変動弁機構１０１の制御装置１０３に入力される。
前記制御装置１０３内において、前記回転角信号をそのままＡ／Ｄ変換する第１Ａ／Ｄ変換器１０４を介してＣＰＵ１０５に入力されると共に、前記回転角信号を増幅器１０６によって所定倍増幅した回転角信号をＡ／Ｄ変換する第２Ａ／Ｄ変換器１０７介してＣＰＵ１０５に入力される。なお、第１Ａ／Ｄ変換器１０４、第２Ａ／Ｄ変換器１０７は、ＣＰＵ１０５内に組み込まれているものであってもよい。
【００１４】
ＣＰＵ１０５は、前記第１Ａ／Ｄ変換器１０４および第２Ａ／Ｄ変換器１０７からのＡ／Ｄ変換値を処理して回転角検出値を算出し、制御軸の回転角（バルブリフト量）が比較的小さい領域では、前記所定倍増幅した第２Ａ／Ｄ変換器１０７からの回転角検出値を選択し、制御軸の回転角が比較的大きい領域では第１Ａ／Ｄ変換器１０４からの回転角検出値を選択する。そして、このように選択された回転角検出値に基づいて可変動弁機構１０１の制御信号を生成してアクチュエータ駆動回路１０８に出力し、該アクチュエータ駆動回路１０８から出力された駆動信号によって前記可変動弁機構１０１を駆動し、吸気バルブの作動角及びバルブリフト量を目標値にフィードバック制御する。
【００１５】
ここで、前記回転角検出値選択の領域切換点は、後述する図１３に示すように、第２Ａ／Ｄ変換器１０７による回転角検出値が最大出力値（飽和点）となる回転角よりも小さく設定した回転角とするか、図１４に示すように第２Ａ／Ｄ変換器１０７による回転角検出値が最大出力値（飽和点）となる回転角を設定してもよい。
図２、図３は、可変動弁機構の構成を示す。
【００１６】
前記エンジン１００には、各気筒に一対の吸気バルブ５２が設けられており、これら吸気バルブ５２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５３が気筒列方向に沿って回転可能に支持されている。
前記吸気駆動軸３には、吸気バルブ５２のバルブリフタ５２ａに当接して吸気バルブ５２を開閉駆動する揺動カム５４が相対回転可能に外嵌されている。
【００１７】
前記吸気駆動軸５３と揺動カム５４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可変動弁機構１０１が設けられている。
また、前記吸気駆動軸５３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５３の回転位相を変化させることにより、吸気バルブ５２の作動角の中心位相を連続的に変更する位相変更機構２０１が配設されており、駆動軸センサ２０２で検出される駆動軸３の回転位相に基づいて、回転位相を目標値に制御する。
【００１８】
これら可変動弁機構１０１と位相変更機構２０１とで、バルブタイミングとリフト量（作動角）とを同時かつ独立して可変な可変動弁機構が構成される。
前記可変動弁機構１０１は、図２及び図３に示すように、吸気駆動軸５３に偏心して固定的に設けられる円形の駆動カム６１と、この駆動カム６１に相対回転可能に外嵌するリング状リンク６２と、吸気駆動軸３と略平行に気筒列方向へ延びる制御軸６３と、この制御軸６３に偏心して固定的に設けられた円形の制御カム６４と、この制御カム６４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６２の先端に連結されたロッカアーム６５と、このロッカアーム６５の他端と揺動カム６４とに連結されたロッド状リンク６６と、を有している。
【００１９】
制御軸６３は、電動アクチュエータ６７（モータ）によりギヤ列６８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６１を介してリング状リンク６２がほぼ並進移動するとともに、ロッカアーム６５が制御カム６４の軸心周りに揺動し、ロッド状リンク６６を介して揺動カム５４が揺動して吸気バルブ５２が開閉駆動される。
【００２０】
また、制御軸６３の回転角度を電動アクチュエータ６７によって変化させることにより、ロッカアーム６５の揺動中心となる制御カム６４の軸心位置が変化して揺動カム５４の姿勢が変化する。
これにより、吸気バルブ５２の作動角の中心位相が略一定のままで、吸気バルブ５２の作動角及びバルブリフト量が連続的に変化する。
【００２１】
図４〜図１１は、上記回転角センサ１０２の構成および作用を示す。
回転角センサの外郭をなすケーシング１は、図４、図５に示すように、樹脂材料等により有底の略筒状体として一体に形成され、略筒状の周壁部１Ａと、該周壁部１Ａの底面をなす底面部１Ｂと、周壁部１Ａの内周側に位置して該底面部１Ｂに突設され、後述する信号ヨーク１０，１１の磁極片部１０Ａ，１１Ａを保持するヨーク保持部１Ｃと、底面部１Ｂの外縁側から周壁部１Ａと軸方向の反対側に向けて延びる裾筒部１Ｄと、底面部１Ｂの中央側に突設された筒状の軸受保持部１Ｅとによって大略構成されている。
【００２２】
ここで、周壁部１Ａの内周側には、マグネット９、信号ヨーク１０，１１、ホール素子１２、整流ヨーク１６，１７、磁性連結板１８等を収容する凹状空間２が設けられ、該凹状空間２は板状の蓋体３により閉塞されている。また、周壁部１Ａの外周側には、前記制御装置１０３に接続されるコネクタ４と、外部の取付部位に取付けられる取付フランジ５とが設けられている。コネクタ４の内部には、凹状空間２の内，外にわたって延びる複数本のピン端子４Ａ（１本のみ図示）が設けられている。
【００２３】
ケーシング１内に回転可能に設けられた回転軸６は、軸受７を用いて軸受保持部１Ｅ内に取付けられ、底面部１Ｂを貫通して延びると共に、図５中の軸線Ｏ−Ｏ（軸心Ｏ）を中心として回転する。回転軸６の一端側は凹状空間２の外部に突出し、この突出端側にはレバー１４が取付けられている。また、回転軸６の他端側は凹状空間２内に突出し、この突出端側には略円板状の回転板８が一体に形成されている。
【００２４】
前記マグネット９は、ケーシング１内に位置して回転板８上に固着され、矩形状または小判状の板状体からなり、回転軸６の軸線Ｏ−Ｏに対して径方向の両側に延びると共に、軸方向に所定の厚さをもって形成されている。また、マグネット９は、径方向の両端側が軸心Ｏを中心として円弧状に延びる円弧面部９Ａ，９Ｂを備え、例えば一方の円弧面部９ＡがＮ極となり、他方の円弧面部９ＢがＳ極となっている。
【００２５】
前記信号ヨーク１０，１１は、磁性金属材料等により形成され、ケーシング１の凹状空間２内に位置してマグネット９を直径方向の両側から取囲むように配設され、ホール素子１２と協働してマグネット９の回転角を検出する。
ここで、信号ヨーク１０は、図６、図７に示す如く、回転軸６の軸心Ｏを中心として周方向に延びると共に所定の角度（例えば、約９０°程度）にわたって円弧状に形成された磁極片部１０Ａと、該磁極片部１０Ａから径方向内向きに屈曲して形成され、マグネット９の上側を覆う位置まで延びるオーバーハング部１０Ｂとより構成されている。また、信号ヨーク１１も同様に、円弧状の磁極片部１１Ａと、オーバーハング部１１Ｂとにより構成されている。
【００２６】
この場合、磁極片部１０Ａ，１１Ａは、図６中の軸心Ｏを中心とする円周Ｃに沿って配置され、その直径方向に離間すると共に、軸方向に所定の寸法をもって延びている。そして、磁極片部１０Ａ，１１Ａは、一方の磁極片部１０Ａがマグネット９の円弧面部９Ａと径方向の隙間をもって対向し、他方の磁極片部１１Ａが円弧面部９Ｂと径方向の隙間をもって対向すると共に、これら２箇所の対向面積はマグネット９の回転角θに対して比例的に変化する構成となっている。
【００２７】
また、オーバーハング部１０Ｂ，１１Ｂは、図５に示す如く、軸方向の隙間をもって互いに重なり合うように配置され、これらの間にはホール素子１２が配置されている。これにより、マグネット９のＮ極とＳ極との間には、図８、図９に示す如く、信号ヨーク１０，１１とホール素子１２と介した検出用の閉磁路（以下、検出用磁路Ｈｋという）が形成されている。
【００２８】
前記ホール素子１２は、図４、図５に示す如く、ケーシング１内に設けられた基板１３上に搭載され、マグネット９と信号ヨーク１０，１１との対向面積に応じて検出用磁路Ｈｋ中の磁束密度が変化するときに、この磁束密度を検出してコネクタ４から制御装置１０３に検出信号を出力する。
前記レバーは、回転軸６から径方向に突出し、その突出端側は、前記可変動弁機構１０１の制御軸６３側のレバー（図示せず）と係合されている。また、レバー１４には、マグネット９を初期位置（回転角θが零となる位置）に向けて付勢する戻しばね１５が取付けられている。
【００２９】
そして、前記可変動弁機構１０１の駆動によって制御軸６３が回転するときは、その動作がレバー１４を介して回転軸６に伝達され、回転軸６が戻しばね１５に抗してマグネット９と一緒に回転することにより、マグネット９と信号ヨーク１０，１１との間で対向面積（磁束密度）が変化し、この磁束密度の変化はホール素子１２により制御軸６３の回転角（吸気バルブの作動角）として検出される。
【００３０】
磁性金属材料等により形成された一対の整流ヨーク１６，１７は、マグネット９のうち信号ヨーク１０，１１と対向していない部位から発生する磁束（漏れ磁束）を吸収することにより、信号ヨーク１０，１１を通過する磁束を整流するものである。
前記整流ヨーク１６，１７は、図６、図７に示す如く、ケーシング１内に位置して信号ヨーク１０，１１の間に配設され、マグネット９を直径方向の両側から取囲むように配置されると共に、磁性連結板１８を介してケーシング１内に取付けられている。
【００３１】
また、整流ヨーク１６は、回転軸６の軸心Ｏを中心として例えば７０〜９０°程度の角度（中心角）にわたって円弧状に形成された磁極片部１６Ａと、該磁極片部１６Ａの外周側から突出し、磁性連結板１８と連結される略Ｌ字状の連結部１６Ｂとにより構成されている。また、整流ヨーク１７も同様に、円弧状の磁極片部１７Ａと、連結部１７Ｂとにより構成されている。
【００３２】
そして、磁極片部１６Ａ，１７Ａは、図６中の円周Ｃ上で信号ヨーク１０，１１（磁極片部１０Ａ，１１Ａ）間の隙間を埋める位置に配設され、この位置で円周Ｃに沿って周方向に延びると共に、軸方向に所定の寸法を有している。これにより、４個の磁極片部１０Ａ，１１Ａ，１６Ａ，１７Ａは略円筒状に並んで配置され、マグネット９を全周にわたって取囲んでいる。
【００３３】
また、磁極片部１６Ａ，１７Ａは、マグネット９が回転するときに、一方の磁極片部１６Ａがマグネット９の円弧面部９Ａと径方向の隙間をもって対向し、他方の磁極片部１７Ａが円弧面部９Ｂと径方向の隙間をもって対向すると共に、これら２箇所の対向面積はマグネット９の回転角θに対して比例的に変化する。
ケーシング１の凹状空間２内に設けられた連結部材としての磁性連結板１８は、円弧状またはＣ字状に湾曲した磁性金属板等からなり、樹脂成形等の手段によってケーシング１内に固着されると共に、信号ヨーク１１、整流ヨーク１６，１７等の外周側に沿って周方向に延びている。また、磁性連結板１８の両端側には、整流ヨーク１６，１７の連結部１６Ｂ，１７Ｂが固着、連結されている。
【００３４】
これにより、マグネット９のＮ極とＳ極との間には、図８、図９に示す如く、整流ヨーク１６，１７と磁性連結板１８とを介した整流用の閉磁路（以下、整流用磁路Ｈｓという）が形成され、この整流用磁路Ｈｓは、マグネット９に対して検出用磁路Ｈｋと並列に配置されている。
そして、マグネット９から発生する磁束は、信号ヨーク１０，１１との対向部位で発生する磁束が検出用磁路Ｈｋを通過し、信号ヨーク１０，１１と対向していない部位で発生する磁束が整流用磁路Ｈｓを通過するようになる。従って、整流ヨーク１６，１７は、磁性連結板１８と協働してマグネット９の磁界を整流し、検出用磁路Ｈｋを通過する磁束の量がマグネット９と信号ヨーク１０，１１との対向面積に比例して変化するように設定するものである。
【００３５】
ここで、検出用磁路Ｈｋおよび整流用磁路Ｈｓを通過する磁束と、マグネット９の回転角θとの関係について述べる。
まず、検出用磁路Ｈｋは、図８、図９に示す如く、マグネット９の円弧面部９Ａ（Ｎ極）と信号ヨーク１０の磁極片部１０Ａとの間の磁気抵抗Ｒ１と、マグネット９の円弧面部９Ｂ（Ｓ極）と信号ヨーク１１の磁極片部１１Ａとの間の磁気抵抗Ｒ２と、ホール素子１２の位置におけるオーバーハング部１０Ｂ，１１Ｂ間の磁気抵抗Ｒｈとが直列に接続された磁気回路とみなすことができる。
【００３６】
そして、信号ヨーク１０側の磁気抵抗Ｒ１は、円弧面部９Ａと磁極片部１０Ａとの対向面積Ａと、これらの間に位置するエアギャップの寸法Ｇとを用いて、次式（１）で表される。
Ｒ１＝Ｇ／Ａ・・・（１）
また、対向面積Ａは、マグネット９の円弧面部９Ａ，９Ｂの外径をＤ、マグネット９の軸方向の厚さをｔ、円弧面部９Ａと磁極片部１０Ａとが軸心Ｏを中心として対向する角度（中心角）を対向角度θ’とすると、次式（２）で表される。
【００３７】
Ａ＝π・Ｄ・ｔ・θ’／３６０・・・（２）
この場合、例えばマグネット９の円弧面部９Ａ，９Ｂと信号ヨーク１０，１１との対向角度θ’が零となるマグネット９の回転角（例えば、図８中に仮想線で示す位置）をマグネット９の初期位置とすれば、対向角度θ’はマグネット９の回転角θに等しいので、θに置換えて前記式（２）を式（１）に代入すると、次式（３）が得られる。
【００３８】
Ｒ１＝（３６０・Ｇ）／（π・Ｄ・ｔ・θ）・・・（３）
また、信号ヨーク１０，１１は、マグネット９の直径方向両側に配置されているため、信号ヨーク１１側の磁気抵抗Ｒ２は磁気抵抗Ｒ１と等しくなり（Ｒ２＝Ｒ１）、磁気抵抗Ｒｈは回転角θに対して一定値であるから、検出用磁路Ｈｋ全体の磁気抵抗Ｒｋは、次式（４）で表される。
【００３９】
Ｒｋ＝Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒｈ
＝２・Ｒ１＋Ｒｈ
＝７２０・Ｇ／（π・Ｄ・ｔ・θ）＋Ｒｈ・・・（４）
これにより、磁気抵抗Ｒｋの逆数である検出用磁路Ｈｋ全体のパーミアンス（１／Ｒｋ）は、（４）式から判るように、マグネット９の回転角θに対して１次関数に近い状態で変化し、例えば図１０中に実線で示す特性線１９のように、回転角θに対してほぼ直線状に変化する。従って、検出用磁路Ｈｋを通過する磁束は、回転角θの変化に伴ってほぼ比例的に増減することが判る。
【００４０】
一方、整流用磁路Ｈｓの磁束について述べると、この整流用磁路Ｈｓは、マグネット９の円弧面部９Ａと整流ヨーク１６の磁極片部１６Ａとの間の磁気抵抗Ｒ３と、マグネット９の円弧面部９Ｂと整流ヨーク１７の磁極片部１７Ａとの間の磁気抵抗Ｒ４とが直列に接続された磁気回路とみなすことができる。
そして、整流ヨーク１６側の磁気抵抗Ｒ３は、前記式（３）の場合とほぼ同様に、マグネット９の外径Ｄおよび厚さｔ、エアギャップの寸法Ｇ、円弧面部９Ａと磁極片部１６Ａとの対向角度θ”を用いて、次式（５）で表される。
【００４１】
Ｒ３＝３６０・Ｇ／（（π・Ｄ・ｔ・θ”） ・・・（５）
ここで、整流ヨーク１６の中心角をαとすれば、対向角度θ”は、図８から判るように、この中心角αとマグネット９の回転角θとを用いて、次式（６）で表される。
θ”＝α−θ・・・（６）
また、整流ヨーク１７側の磁気抵抗Ｒ４は、磁気抵抗Ｒ３と等しくなるから（Ｒ４＝Ｒ３）、整流用磁路Ｈｓ全体の磁気抵抗Ｒｓは次式（７）で表される。
【００４２】
Ｒｓ＝Ｒ３＋Ｒ４
＝２・Ｒ３
＝７２０・Ｇ／｛π・Ｄ・ｔ・（α−θ）｝・・・（７）
これにより、整流用磁路Ｈｓ全体のパーミアンス（１／Ｒｓ）は、前記式（７）から求めると、図１０中に点線で示すように、例えばマグネット９の回転角θ＝αとなる位置で折曲がった山形状の特性線２０となる。従って、整流用磁路Ｈｓを通過する磁束は、回転角θの変化に伴って山形状に増減することが判る。
【００４３】
ここで、例えば信号ヨーク１０，１１の間に整流ヨーク１６，１７を配置していない場合には、信号ヨーク１０，１１の間でマグネット９から発生する漏れ磁束が浮遊状態となって検出用磁路Ｈｋに侵入し易くなり、この侵入現象は、前述した検出用磁路Ｈｋのパーミアンス（１／Ｒｋ）に対して、整流用磁路Ｈｓのパーミアンス（１／Ｒｓ）が加わった状態に相当する。
【００４４】
この結果、整流ヨーク１６，１７を配置していない場合には、検出用磁路のパーミアンスが、例えば図１０中に示す２つの特性線１９，２０を加算した非線形な特性となるため、このパーミアンス特性に応じて回転角センサから出力される検出信号は、例えば図１１中に仮想線で示す特性線１００のように、マグネットの回転角に対してＳ字状に大きく歪んだ非線形な出力特性となり易い。
【００４５】
これに対し、本実施形態の回転角センサでは、整流ヨーク１６，１７と磁性連結板１８とによって漏れ磁束を整流用磁路Ｈｓに吸収できるため、漏れ磁束による整流用磁路Ｈｓ側のパーミアンス特性（特性線２０）と、マグネット９の回転角θに対してリニアな特性をもつ検出用磁路Ｈｋ側のパーミアンス特性（特性線１９）とを分離することができ、検出用磁路Ｈｋのパーミアンス特性が漏れ磁束によって歪むのを防止することができる。
【００４６】
これにより、回転角センサから検出用磁路Ｈｋのパーミアンス特性に応じて検出信号が出力されるときには、例えば図８中に実線で示す特性線２１のように、検出信号をマグネット９の回転角θに応じてほぼ比例的に変化させることができ、特性線２１の歪み、誤差等を小さく抑制できると共に、検出信号に対してほぼリニアに近い出力特性を与えることができる。
【００４７】
かかる回転角センサにおいては、製造バラツキや劣化に起因して回転角とセンサ出力の変換特性（ゲイン）が設計値に対し変化してしまい、真の回転角度を検出できなくなるという問題がある。特に、上記実施形態のようなホール素子等を用いた磁電変換効果を用いた非接触型の回転角センサは、ポテンショメータ式等の接触型の回転角センサに比較して、耐久性に優れるものの、マグネットのバラツキ、劣化により、その変化量が接触型の回転角センサより大きくなるから、変換特性を良好に学習する必要がある。
【００４８】
また、図１で説明したように、低回転角度域では回転角センサ１０２からの信号を増幅器１０６で増幅した信号値を用いて検出する方式では、既述した特許文献１による学習では、増幅器のバラツキは学習できるが低回転域での変換特性の学習を行うことができないという問題がある。
そこで、本実施形態では、前記制御装置において前記ＣＰＵ１０８によって、以下のような変換特性の学習を行う。
【００４９】
図１２は、同上実施形態の学習のフローを示す。
ステップＳ１では、前記第１Ａ／Ｄ変換器１０４からの信号値、つまり回転角センサ１０２からの信号を増幅することなくＡ／Ｄ変換した値に基づいて、回転角検出値を変換する第１変換特性の学習が終了したかを判定する。
上記第１変換特性の学習が終了していないと判定されたときは、ステップＳ２へ進んで、該第１変換特性の学習を実行する。
【００５０】
前記第１変換特性の学習は、以下のように行う。
図１３を参照して、前記制御軸６３の２つの基準回転角での最小回転角θ１と最大回転角θ２における第１Ａ／Ｄ変換器１０４でのＡ／Ｄ変換された信号値Ｖ１、Ｖ２に基づいて、回転角変化量Δθに対する信号値変化量ΔＶのゲインｄｖ／ｄθを次式（８）のように算出する。
【００５１】
ｄｖ／ｄθ＝ΔＶ／Δθ
＝（Ｖ２−Ｖ１）／（θ２−θ１）・・・（８）
ここで、最小回転角θ１は、吸気バルブの作動角およびリフト量の最小値における制御軸６３および回転軸６の回転角に相当し、最大回転角θ２は、吸気バルブの作動角およびリフト量の最大値における制御軸６３および回転軸６の回転角に相当し、いずれも可変動弁機構１０１に設けられた図示しないストッパに規制されて機械的に固定される。
【００５２】
なお、該学習により最小回転角θ１（および最大回転角θ２）における信号値（Ａ／Ｄ変換値）Ｖ１（Ｖ２）が同時に学習され、任意の信号値Ｖに対して、回転角検出値θが次式（９）により求められる。
（Ｖ−Ｖ１）／（θ−θ１）＝ｄｖ／ｄθ
→θ＝θ１＋（Ｖ−Ｖ１）／（ｄｖ／ｄθ）・・・（９）
このようにして、前記第１変換特性の学習が終了すると、ステップＳ１の判定がＹＥＳとなってステップＳ３以降へ進み、前記第２Ａ／Ｄ変換器１０７からの信号値、つまり回転角センサ１０２からの信号を所定倍増幅した後Ａ／Ｄ変換した値に基づいて、回転角検出値を変換する第２変換特性の学習を行う。
【００５３】
まず、ステップＳ３では、上記第２変換特性による回転角検出値が選択される回転角領域において、異なる２つの回転角に対し、増幅しない信号値および所定倍増幅された信号値による計測を行ったかを判定し、計測前のときは、ステップＳ４へ進んで、該２つの回転角における計測を増幅しない信号値および所定倍増幅された信号値による計測を行う。
なお、前記回転角領域の判別は、例えば、第１Ａ／Ｄ変換器１０４（または第２Ａ／Ｄ変換器１０７）で変換された信号値を、領域切換点に相当するしきい値と比較して判別すればよい。
【００５４】
ここで、前記領域切換点（しきい値）は、図１３に示すように、第２Ａ／Ｄ変換器１０７による回転角検出値が最大出力値（飽和点）となる回転角よりも小さい予め決められた回転角を、該第２Ａ／Ｄ変換器１０７による回転角検出値を選択する上限（領域切換点）として設定するか、または、図１４に示すように第２Ａ／Ｄ変換器１０７による回転角検出値が最大出力値（飽和点）となる回転角を、該第２Ａ／Ｄ変換器１０７による回転角検出値を選択する上限（領域切換点）として設定する。また、異なる２つの回転角は、任意であるが、精度上は、第２変換特性による回転角検出値が選択される回転角領域の範囲内で、できるだけ離れた点を設定するのが好ましい。
【００５５】
このようにすれば、第２Ａ／Ｄ変換器１０７によって検出可能な最大出力値ないしこれに近い値まで、増幅された回転角信号検出値を用いることにより、低回転角領域での制御および学習精度が向上する。
前記計測を終了すると、ステップＳ３の判定がＹＥＳとなってステップＳ５へ進み、前記ステップＳ４での計測結果に基づいて、以下のように第２変換特性の学習を行う。
【００５６】
前記２つの回転角の小さい方をθｍｉｎ、大きい方をθｍａｘとし、第１Ａ／Ｄ変換器１０４でＡ／Ｄ変換された信号値をＶｍｉｎ、Ｖｍａｘ、所定倍（ｎ倍）増幅された後の第２Ａ／Ｄ変換器１０７でＡ／Ｄ変換された信号値をＶｎｍｉｎ、Ｖｎｍａｘ、とすると、
第２変換特性における回転角変化量Δθに対する信号値変化量ΔＶのゲインｄｖｎ／ｄθｎは、次式（１０）で表される。
【００５７】
ｄｖｎ／ｄθｎ＝（Ｖｎｍａｘ−Ｖｎｍｉｎ）／（θｍａｘ−θｍｉｎ）・・・（１０）
ここで、前記（θｍａｘ−θｍｉｎ）は、前記第１変換特性の学習されたゲインｄｖ／ｄθと、信号値Ｖｍｉｎ、Ｖｍａｘを用いて、次式（１１）で算出される
θｍａｘ−θｍｉｎ＝ｄｖ／ｄθ・（Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ）・・・（１１）
したがって、（１１）式で算出された（θｍａｘ−θｍｉｎ）を、前記（１０）式に代入して、第２変換特性におけるゲインｄｖｎ／ｄθｎが学習される。
【００５８】
このようにして学習されたゲインｄｖｎ／ｄθｎを用いて、第２変換特性による回転角検出値θが次式（１２）のように算出される。
（Ｖｎ−Ｖｎｍｉｎ）／（θ−θｍｉｎ）＝ｄｎｖ／ｄｎθ
→θ＝θｍｉｎ＋（Ｖｎ−Ｖｎｍｉｎ）／（ｄｎｖ／ｄｎθ）・・・（１２）
あるいは、次式（１３）のように算出してもよい。
（Ｖｎｍａｘ−Ｖｎ）／（θｍａｘ−θ）＝ｄｎｖ／ｄｎθ
→θ＝θｍａｘ−（Ｖｎｍａｘ−Ｖｎ）／（ｄｎｖ／ｄｎθ）・・・（１３）
さらに、上記とは別に設定したもしくはθｍｉｎとして選択した前記最小回転角θ１での第２Ａ／Ｄ変喚器によるＡ／Ｄ変換値Ｖｎ１を用いて、次式（１４）のように算出してもよい。
【００５９】
θ＝θｍｉｎ＋（Ｖｎ−Ｖｎ１）／（ｄｎｖ／ｄｎθ）・・・（１４）
上記のように、第１変換特性、第２変換特性を定期的に順次学習しつつ、回転角領域毎に第１変換特性、第２変換特性のいずれかを選択して、回転角が検出される。
このようにすれば、第１変換特性の学習後に、増幅された信号値を用いる第２変換特性の学習を、増幅器の増幅特性のバラツキとセンサ出力特性のバラツキとを合わせて正確に学習することができ、全回転角領域にわたって高い回転角検出精度を維持することができる。
【００６０】
また、学習された第１変換特性を用いて第２変換特性の学習を行うので、特性の切換点での回転角検出値の連続性も維持できる。
なお、本発明は、上記実施形態のように、磁電変換方式の回転角センサを用いた装置において、センサのマグネットのバラツキ劣化により信号値／回転角変換特性が変化しやすいので、特に、学習の効果が大きいが、ポテンショメータ等の接触型の回転角センサを用いた装置にも適用できることは勿論である。
【００６１】
また、回転角として実施形態のような吸気バルブ（または排気バルブ）の作動角に対応する制御軸回転角を検出するものの他、スロットル開度等を検出するなど、所定の回転角範囲で回転するものであれば、どのようなものでも適用できる。
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つに記載の回転角検出装置において、
磁力を電力に変換して回転角を検出する非接触型のセンサ部からの信号を入力することを特徴とする。
【００６２】
かかる構成によると、上記磁電変換方式のセンサは、マグネットのバラツキ劣化により信号値／回転角変換特性が変化しやすいので、特に、本発明による学習の効果が大きい。
（ロ）請求項１〜３、上記（イ）のいずれか１つに記載の回転角検出装置において、
前記変換特性の学習は、回転角変化量に対する信号値変化量のゲインを学習した後、該ゲインと２点の信号値とに基づいて、信号値を回転角検出値に変換する変換式を学習することを特徴とする。
【００６３】
かかる構成によると、該変換式の学習によって、最終的に高精度な回転角検出値を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】実施形態のシステム概要を示す図
【図２】実施形態における可変動弁機構を示す斜視図。
【図３】図２に示す可変動弁機構の断面図。
【図４】同上実施形態における回動角センサを一部破断して示す正面図。
【図５】図４中の矢示ＩＩ−ＩＩ方向からみた回動角センサの縦断面図。
【図６】マグネット、信号ヨーク、整流ヨーク等を図５中の矢示ＩＩＩ−ＩＩＩ方向からみた部分拡大断面図。
【図７】信号ヨーク、整流ヨークおよび磁性連結板を示す斜視図。
【図８】マグネット、信号ヨーク、整流ヨーク、ホール素子等の配置関係を示す模式的構成図である。
【図９】回動角センサの検出用磁路と整流用磁路とを等価的な磁気回路として示す回路図である。
【図１０】マグネットの回動角と検出用磁路、整流用磁路のパーミアンスとの関係を示す特性線図である。
【図１１】マグネットの回動角とセンサの検出信号との関係を示す特性線図である。
【図１２】実施形態における学習制御のフローチャート。
【図１３】同上学習制御の方式を説明するための線図。
【図１４】同上学習制御の方式の別の設定例を説明するための線図。
【符号の説明】
【００６５】
２…吸気バルブ、３…吸気駆動軸、４…揺動カム、６３…制御軸、６４…制御カム、６５…ロッカアーム、６６…ロッド状リンク、６７…電動アクチュエータ、６８…ギヤ列、１００…エンジン、１０１…可変動弁機構、１０２…角度センサ、１０３…制御装置、１０４…第１Ａ／Ｄ変喚器、１０５…ＣＰＵ、１０６…増幅回路、１０７…第２Ａ／Ｄ変喚器、１０８…アクチュエータ駆動回路、２０１…位相変更機構
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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