(57)【要約】【課題】カムを使ってバルブ特性を保持する可変動弁機構において、カム面の摩耗に起因した吸入空気量の変化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、バルブ特性を一定値に保持する保持区間が設けられている。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しているときの吸入空気量が所定の閾値から乖離しているときには、吸入空気量が閾値に近づくようにカム５３０を回動させる。【選択図】図３
2015132209.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に設けられた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、前記バルブ特性を一定値に保持する保持区間が設けられており、
前記保持区間のカム面を使って前記バルブ特性を保持しているときの吸入空気量が所定の閾値から乖離しているときには、前記吸入空気量が前記閾値に近づくように前記カムを回動させる
ことを特徴とする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、コントロールシャフトを軸方向に移動させるカム、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。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、モータへの通電を停止してもバルブ特性を一定値に保持することが可能になっている。
【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、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、振動やトルク変動等によってカムは揺動することがあり、コントロールシャフトに接触しているカム面が凹状に摩耗するおそれがある。このようにしてカム面が摩耗すると、そうした摩耗前と比較して、軸方向におけるコントロールシャフトの位置が変化してバルブ特性が変化し、こうしたバルブ特性の変化によって吸入空気量は変化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を保持する可変動弁機構において、カム面の摩耗に起因した吸入空気量の変化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、内燃機関に設けられた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同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。そしてカムのカム面には、バルブ特性を一定値に保持する保持区間が設けられている。こうした可変動弁機構においてその制御装置は、保持区間のカム面を使ってバルブ特性を保持しているときの吸入空気量が所定の閾値から乖離しているときには、吸入空気量が同閾値に近づくようにカムを回動させるようにしている。
【０００７】
同構成によれば、保持区間のカム面を使ってバルブ特性を保持しているときの吸入空気量が、コントロールシャフトに接触しているカム面の摩耗によって変化し、所定の閾値から乖離した場合には、吸入空気量がその閾値に近づくようにカムが回動される。こうしたカムの回動によってバルブ特性が変化し、吸入空気量は、カム面が摩耗する前の状態に戻るようになる。従って、同構成によれば、カム面の摩耗に起因した吸入空気量の変化を抑えることができるようになる。
【０００８】
なお、同構成において上記閾値としては、機関運転状態に基づいて設定される吸入空気量の目標値などを適用することができる。また、同構成での上記保持区間のカム形状としては、カムの回転位相が一方向に変化するに伴いカム径が漸減した後に漸増する形状、つまりカム径について極小点を有する形状などを適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】可変動弁機構の制御装置が適用され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】可変機構部の破断斜視図。
【図３】可変動弁機構の駆動部の模式図。
【図４】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】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】カム及びコントロールシャフトの接触部近傍における拡大図であって、（Ａ）はカム面が摩耗していないときの状態を示す図、（Ｂ）はカム面が摩耗したときの状態を示す図、（Ｃ）はカムを回動させたときの状態を示す図。
【図７】回転位相を補正するための処理手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、可変動弁機構の制御装置の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。
【００１１】
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。
【００１２】
シリンダヘッド２０には、吸気通路３０及び燃焼室１３に連通する吸気ポート２１や、排気通路４０及び燃焼室１３に連通する排気ポート２２が形成されている。吸気通路３０には、アクチュエータによって駆動されるスロットルバルブが設けられている。
【００１３】
吸気ポート２１には、燃焼室１３と吸気ポート２１とを連通及び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とを連通及び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。吸気バルブ３１や排気バルブ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。
【００１４】
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。
【００１５】
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は開閉動作する。
【００１６】
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。
【００１７】
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は開閉動作する。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
入力部３１０のハウジング３１４や出力部３２０のハウジング３２３は、中空円筒形状に形成されており、各ハウジング３１４、３２３の内部には支持パイプ３３０が挿通されている。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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、最大リフト量が多くなる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も同じ方向に移動する。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及び開弁期間がともに大きくなって吸入空気量が増大する。一方、最大リフト量が小さくなる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も同じ方向に移動して、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及び開弁期間がともに小さくなって吸入空気量は減少する。
【００２６】
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、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の端部に設けられたローラ３４１が当接するカム５３０などを備えている。モータ２１０は、デューティ駆動される電動モータであり、同モータ２１０には、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。
【００２７】
減速機構２２０には、互いに噛み合う複数の歯車が備えられている。各歯車の歯には、噛み合う歯車を円滑に回転させるためのバックラッシが設けられている。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。また、減速機構２２０には、歯車の回転範囲を規制するストッパ機構も設けられている。
【００２８】
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。
【００２９】
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、開度センサによって検出されるスロットルバルブの開度（スロットル開度ＴＡ）、エアフロメータによって検出される吸入空気量ＧＡ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吸入空気量の目標値である目標空気量ＧＡｐを算出し、その目標空気量ＧＡｐが得られる吸気バルブ３１の最大リフト量及びスロットル開度の組み合わせを算出する。そしてその算出された最大リフト量を目標リフト量ＶＬｐとして設定するとともに、算出されたスロットル開度を目標スロットル開度ＴＡｐ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。また、目標スロットル開度ＴＡｐが設定されると、機関用制御装置１００は、実際のスロットル開度ＴＡが目標スロットル開度ＴＡｐと一致するように、スロットルバルブのアクチュエータを駆動制御する。
【００３０】
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。
【００３１】
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、図４及び図５を参照しつつ説明する。
図４に示すように、カム５３０のカム面には、平面形状に形成された三つの保持区間が間隔をおいて設けられている。より詳細には、第１回転位相Ｒ１〜第２回転位相Ｒ２の区間には第１保持区間を構成する第１平面部５３０ａが設けられている。第３回転位相Ｒ３〜第４回転位相Ｒ４の区間には第２保持区間を構成する第２平面部５３０ｂが設けられている。第５回転位相Ｒ５〜第６回転位相Ｒ６の区間には第３保持区間を構成する第３平面部５３０ｃが設けられている。各保持区間において、カムの回転方向の両端部分におけるカム径（つまりカム５３０の回転中心からカム面までの距離）は等しくされており、それら両端の間は平面形状にて形成されている。
【００３２】
ここで、先の図３等に示したように、可変機構部３００の出力アーム３２１には、バルブスプリング２４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（先の図１に示した角度θ）を小さくしようとする力が作用する。したがって、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の最大リフト量が小さくなる方向（図２や図３に矢印Ｌｏで示す方向）の軸力が作用する。可変動弁機構６００では、そうした軸力によってローラ３４１がカム５３０のカム面に押し付けられた状態になっている。
【００３３】
そうした軸力がカム面において、カム径が徐々に変化する区間に作用すると、その軸力の分力が発生する。そして、この軸力の分力は、カム径が小さくなる方向にカム５３０を回転させる力として作用する。
【００３４】
上述したように、カム５３０のカム面における各保持区間は、平面形状に形成されている。そのため、先の図４に示すように、各保持区間におけるカムプロファイルは、カム５３０の回転位相が一方向に変化するに伴いカム径が漸減した後に漸増する形状、つまりカム径について極小点を有する形状となっている。
【００３５】
従って、第１保持区間におけるカム５３０の回転位相範囲（第１回転位相Ｒ１〜第２回転位相Ｒ２の区間）では、その中央位相（以下、第１中央位相ＲＳという）においてカム径が最も短くなり、同中央位相から離れるに伴ってカム径は徐々に大きくなる。同様に、第２保持区間におけるカム５３０の回転位相範囲（第３回転位相Ｒ３〜第４回転位相Ｒ４の区間）でも、その中央位相（以下、第２中央位相ＲＭという）においてカム径が最も短くなり、同中央位相から離れるに伴ってカム径は徐々に大きくなる。同様に、第３保持区間におけるカム５３０の回転位相範囲（第５回転位相Ｒ５〜第６回転位相Ｒ６の区間）でも、その中央位相（以下、第３中央位相ＲＬという）においてカム径が最も短くなり、同中央位相から離れるに伴ってカム径は徐々に大きくなる。なお、第２中央位相ＲＭでのカム径は、第１中央位相ＲＳでのカム径よりも大きくされており、第３中央位相ＲＬでのカム径は、第２中央位相ＲＭでのカム径よりも大きくされている。
【００３６】
各保持区間において、コントロールシャフト３４０のローラ３４１が中央位相のカム面からずれると、カムの回転位相を中央位相に戻すように上記軸力の分力が作用する。こうした分力の作用により、ローラ３４１が保持区間のカム面に接触しているときには、カム５３０の回転位相は、自ずと保持区間の中央位相に向かうようになり、同中央位相にて安定するようになる。そのため、このときにはカム５３０の位相を保持するためにモータ２１０から発生させる駆動力を小さくすることができる。例えばモータ２１０の保持電流を「０」にしても、カム５３０の回転位相を保持区間の中央位相で保持することが可能である。
【００３７】
また、カム５３０のカム面において、各保持区間の間には、カム５３０の回転位相が一方向に変化するのに伴ってカム径が次第に大きくなる形状を有した変更区間（第２回転位相Ｒ２〜第３回転位相Ｒ３の区間を構成する第１変更区間、及び第４回転位相Ｒ４〜第５回転位相Ｒ５の区間を構成する第２変更区間）が形成されている。
【００３８】
コントロールシャフト３４０（より詳細にはローラ３４１）がカム５３０の変更区間に接触しているときにも、上述した軸力の分力は、カム径が小さくなる方向にカム５３０を回転させるように作用する。そのため、カム径が大きくなる方向にカム５３０を回動させるときには、上記軸力の分力に抗してカム５３０を回動させるべく、モータ２１０に比較的大きい駆動力を発生させる必要がある。一方、カム径が小さくなる方向にカム５３０を回動させるときには、軸力の分力がカム５３０の回転をアシストするように作用するため、モータ２１０から発生させる駆動力を小さく抑えることが可能である。
【００３９】
次に、カム５３０の回転位相とコントロールシャフト３４０の変位量との関係について説明する。なお以下の説明では、カム５３０の回転位相が第１回転位相Ｒ１、第２回転位相Ｒ２、第３回転位相Ｒ３といった順に変化する方向（図４における右回り［時計回り］にカム５３０を回転させる方向）を、回転位相が大きくなる方向とする。
【００４０】
カム５３０の回転位相が第１保持区間（第１回転位相Ｒ１〜第２回転位相Ｒ２）の間にあるときは、上述した軸力の分力により、コントロールシャフト３４０の変位量は「０」に保たれる。なお、この変位量はコントロールシャフト３４０の軸方向における基準位置からの移動量であり、カム５３０において第１中央位相ＲＳのカム面にローラ３４１が接触しているときのコントロールシャフト３４０の位置が上記基準位置とされている。
【００４１】
カム５３０の回転位相が第１変更区間（第２回転位相Ｒ２〜第３回転位相Ｒ３）の間にあるときには、カム５３０の回転位相が大きくなるに伴って、コントロールシャフト３４０の変位量は「０」を基点として徐々に大きくなっていく。
【００４２】
カム５３０の回転位相が第２保持区間（第３回転位相Ｒ３〜第４回転位相Ｒ４）の間にあるときには、上述した軸力の分力により、コントロールシャフト３４０の変位量は、第１変位量Ｌ１に保たれる。ここで、第２中央位相ＲＭでのカム径は、第１中央位相ＲＳでのカム径よりも大きくされているため、この第１変位量Ｌ１は「０」よりも多い量になる。
【００４３】
カム５３０の回転位相が第２変更区間（第４回転位相Ｒ４〜第５回転位相Ｒ５）の間にあるときには、コントロールシャフト３４０の変位量は、カム５３０の回転位相が大きくなるに伴って第１変位量Ｌ１を基点にして徐々に大きくなっていく。
【００４４】
カム５３０の回転位相が第３保持区間（第５回転位相Ｒ５〜第６回転位相Ｒ６）の間にあるときには、上述した軸力の分力により、コントロールシャフト３４０の変位量は、第２変位量Ｌ２に保たれる。ここで、第３中央位相ＲＬでのカム径は、第２中央位相ＲＭでのカム径よりも大きくされているため、この第２変位量Ｌ２は上記第１変位量Ｌ１よりも多い量になる。
【００４５】
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の回転位相の変化に伴って吸気バルブ３１の最大リフト量ＶＬは、以下のように変化する。
図５に示すように、モータ２１０の回転位相が大きくなるに伴って、カム５３０の回転位相も次第に大きくなる。
【００４６】
カム５３０の回転位相が第１保持区間（第１回転位相Ｒ１〜第２回転位相Ｒ２）にあるときには、コントロールシャフト３４０の変位量が「０」に保たれて、吸気バルブ３１の最大リフト量ＶＬは第１リフト量ＶＬ１に保たれる。なお第１リフト量ＶＬ１は、可変設定される最大リフト量ＶＬの最小値である。
【００４７】
また、カム５３０の回転位相が第１変更区間（第２回転位相Ｒ２〜第３回転位相Ｒ３）にあるときには、カム５３０の回転位相が大きくなるに伴ってコントロールシャフト３４０の変位量は次第に大きくなり、吸気バルブ３１の最大リフト量ＶＬは、第１リフト量ＶＬ１を基点にして徐々に大きくなっていく。
【００４８】
カム５３０の回転位相が第２保持区間（第３回転位相Ｒ３〜第４回転位相Ｒ４）にあるときには、コントロールシャフト３４０の変位量が第１変位量Ｌ１に保たれて、吸気バルブ３１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に保たれる。
【００４９】
また、カム５３０の回転位相が第２変更区間（第４回転位相Ｒ４〜第５回転位相Ｒ５）にあるときには、カム５３０の回転位相が大きくなるに伴ってコントロールシャフト３４０の変位量は次第に大きくなり、吸気バルブ３１の最大リフト量ＶＬは、第２リフト量ＶＬ２を基点にして徐々に大きくなっていく。
【００５０】
そして、カム５３０の回転位相が第３保持区間（第５回転位相Ｒ５〜第６回転位相Ｒ６）にあるときには、コントロールシャフト３４０の変位量は第２変位量Ｌ２で保たれて、吸気バルブ３１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に保たれる。なお、第３リフト量ＶＬ３は、可変設定される最大リフト量ＶＬの最大値である。
【００５１】
本実施形態の可変動弁機構６００では、吸気バルブ３１の目標リフト量ＶＬｐ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のいずれかが機関運転状態に応じて選択される。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は機関運転状態に応じて３段階に変更される。このように本実施形態では、可変動弁機構６００を、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している。
【００５２】
ところで、上述したように、本実施形態では、第１保持区間を構成する第１平面部５３０ａや、第２保持区間を構成する第２平面部５３０ｂ、あるいは第３平面部５３０ｃを使って吸気バルブ３１の最大リフト量ＶＬを一定の値に保持するようにしている。
【００５３】
図６に、コントロールシャフト３４０のローラ３４１が保持区間のカム面に接触している状態を示す。なお、同図６には、一例として第２保持区間を構成する第２平面部５３０ｂにローラ３４１が接触している状態を示しているが、こうした接触状態は、第１保持区間を構成する第１平面部５３０ａにローラ３４１が接触している場合や、第３保持区間を構成する第３平面部５３０ｃにローラ３４１が接触している場合でも同様である。
【００５４】
保持区間を使って最大リフト量ＶＬを保持する場合に、モータ２１０の保持電流を「０」にすると、モータ２１０からカム５３０に伝達される回転トルクは「０」になる。また、上述したように、保持区間では軸力に起因した回転トルクの発生が抑えられる。このようにカム５３０に対して回転トルクが作用しない状態では、図６（Ａ）に示すように、内燃機関１の振動やカム５３０に作用する各種トルクの変動等に起因して、カム５３０は揺動することがある。
【００５５】
このように、保持区間のカム面を使用して最大リフト量ＶＬを保持する場合において、カム５３０が揺動すると、図６（Ｂ）に示すように、コントロールシャフト３４０の端部（ローラ３４１）に接触しているカム５３０のカム面が凹状に摩耗するおそれがある。特に、本実施形態では、保持区間に設けられた平面部を使うことで、カム径の極小点を利用しながら最大リフト量ＶＬを保持するようにしているため、コントロールシャフト３４０のローラ３４１は、保持区間のカム面において同じ部位（カム径の極小点）に接触した状態になりやすく、局部的な摩耗が進みやすい。
【００５６】
保持区間のカム面において摩耗部Ｍが発生すると、コントロールシャフト３４０の位置は、カム５３０の回転中心に向かう方向、つまり最大リフト量ＶＬが減少する矢印Ｌｏ方向に所定量αだけ移動する。そのため、そうした摩耗部Ｍが発生する前のコントロールシャフト３４０の変位量を「Ｄ」とした場合に（図６の場合は、「Ｄ＝第１変位量Ｌ１」）、摩耗部Ｍが発生した後のコントロールシャフト３４０の変位量は「Ｄ−所定量α」となって、上記所定量αの分だけ減少する。このようにしてコントロールシャフト３４０の変位量が本来の量から上記所定量αの分だけ減少すると、その減少分に対応して最大リフト量ＶＬも小さくなるため、吸入空気量は、本来の変位量Ｄに対応する量よりも減少してしまう。
【００５７】
そこで、本実施形態では、そうした吸入空気量の減少を抑えるために、図６（Ｃ）に示すように、保持区間において本来、中央位相に保持されているカム５３０を、強制的に回動させて保持区間内でのカム面とローラ３４１との接触部位を変化させることにより、コントロールシャフト３４０の変位量を摩耗前の変位量へと戻すようにしている。つまり、カム５３０を強制的に回動させることにより、コントロールシャフト３４０の位置を、カム５３０の回転中心から離れる方向、つまり最大リフト量ＶＬが増大する矢印Ｈｉ方向に向けて上記所定量αの分だけ移動させるようにしている。このようにしてコントロールシャフト３４０の変位量が摩耗前の変位量へと戻されることにより、摩耗によって減少した最大リフト量ＶＬは増大するため、吸入空気量は、本来の変位量Ｄに対応する量にまで回復する。
【００５８】
こうしたカム５３０の強制的な回動は、図７に示す回転位相の補正処理を実行することにより実施される。なお、この補正処理は、モータ用制御装置１５０によって、所定周期毎に繰り返し実行される。
【００５９】
本処理が開始されると、まず、カム５３０の回転位相を補正する前提条件が成立しているか否かが判定される（Ｓ１００）。このステップＳ１００では、可変動弁機構６００の動作状態が最大リフト量ＶＬを保持する状態になっていること、及び機関運転状態が過渡状態ではなく安定していること等の条件が共に成立する場合に肯定判定される。そして、前提条件が成立していないときには（Ｓ１００：ＮＯ）、本処理は、一旦終了される。
【００６０】
一方、前提条件が成立しているときには（Ｓ１００：ＮＯ）、現在の吸入空気量ＧＡが所定の閾値よりも少ないか否かが判定される（Ｓ１１０）。本実施形態では、そうした閾値として上述した目標空気量ＧＡｐが設定される。
【００６１】
そして、現在の吸入空気量ＧＡが目標空気量ＧＡｐよりも少ないときには（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、最大リフト量ＶＬが増大するように、カム５３０が所定角度θｄだけ右回転される（Ｓ１２０）。この所定角度θｄは、最大リフト量ＶＬの急変を抑えつつ徐々にその量を変化させるのに適した値が適宜設定されている。そして、ステップＳ１２０では、前回設定されたモータ２１０の駆動デューティＶＤに対して、カム５３０を所定角度θｄだけ右回転させるために必要な駆動デューティの増加分である所定値Ｖθが加算されることにより、モータ２１０の駆動デューティＶＤが更新される。なお、可変動弁機構６００の動作状態が最大リフト量ＶＬを保持する状態になっているときの駆動デューティＶＤの初期値は「０」である。
【００６２】
こうしてステップＳ１２０の処理が行われると、本処理は、一旦終了される。
ステップＳ１１０で肯定判定された場合に、ステップＳ１２０の処理が実行されることにより、現在の吸入空気量ＧＡが目標空気量ＧＡｐよりも少ない状態になっている間は、本処理が実行されるたびに、カム５３０の回転位相は所定角度θｄずつ右回転方向に変化していき、モータ２１０の駆動デューティＶＤは所定値Ｖθずつ増加していく。
【００６３】
ステップＳ１１０にて、現在の吸入空気量ＧＡが目標空気量ＧＡｐよりも少なくないと判定されるとき、つまり現在の吸入空気量ＧＡが目標空気量ＧＡｐよりも多いとき、あるいは現在の吸入空気量ＧＡと目標空気量ＧＡｐとが一致しているときには、ステップＳ１３０以降の処理が実行される。
【００６４】
ステップＳ１３０では、現在の吸入空気量ＧＡが目標空気量ＧＡｐよりも多いか否かが判定される。そして、現在の吸入空気量ＧＡが目標空気量ＧＡｐよりも多いときには、最大リフト量ＶＬが減少するように、カム５３０が所定角度θｄだけ左回転される（Ｓ１４０）。この所定角度θｄも、最大リフト量ＶＬの急変を抑えつつ徐々にその量を変化させるのに適した値が適宜設定されている。そして、ステップＳ１４０では、前回設定されたモータ２１０の駆動デューティＶＤから、カム５３０を所定角度θｄだけ左回転させるために必要な駆動デューティの減少分である所定値Ｖθが減算されることにより、モータ２１０の駆動デューティＶＤが更新される。
【００６５】
こうしてステップＳ１４０の処理が行われると、本処理は、一旦終了される。
ステップＳ１３０で肯定判定された場合に、ステップＳ１４０の処理が実行されることにより、現在の吸入空気量ＧＡが目標空気量ＧＡｐよりも多い状態になっている間は、本処理が実行されるたびに、カム５３０の回転位相は所定角度θｄずつ左回転方向に変化していき、モータ２１０の駆動デューティＶＤは所定値Ｖθずつ減少していく。
【００６６】
ステップＳ１３０にて否定判定されるときには、現在の吸入空気量ＧＡと目標空気量ＧＡｐとが一致しているか否かが判定される。そして現在の吸入空気量ＧＡと目標空気量ＧＡｐとが一致しているときには、現在のカム５３０の回転位相が保持される（Ｓ１６０）。このステップＳ１６０では、前回設定・更新されたモータ２１０の駆動デューティＶＤがそのまま更新後の駆動デューティＶＤとして設定される。そして、ステップＳ１６０で更新された現在の駆動デューティＶＤが、現在設定されている目標リフト量ＶＬｐに対応した駆動デューティＶＤの学習値として設定されて（Ｓ１７０）本処理は、一旦終了される。このようにして現在設定されている目標リフト量ＶＬｐに対応した駆動デューティＶＤの学習が行われることにより、次回以降、学習の完了した同じ目標リフト量ＶＬｐが設定された場合には、モータ２１０に対してステップＳ１７０で学習された駆動デューティＶＤが印加される。
【００６７】
なお、ステップＳ１５０にて、現在の吸入空気量ＧＡと目標空気量ＧＡｐとが一致していないと判定されるときには、本処理は、一旦終了される。
こうした回転位相の補正処理が実行されることにより、カム５３０の回転位相やモータ２１０の駆動デューティＶＤは、実際の吸入空気量ＧＡが目標空気量ＧＡｐと一致するようにフィードバック制御される。
【００６８】
以上説明した本実施形態によれば、次の作用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を保持しているときの吸入空気量ＧＡが、目標空気量ＧＡｐから乖離しているときには（図７のステップＳ１１０：ＹＥＳ、またはステップＳ１３０：ＹＥＳ）、次の処理を行うようにしている。すなわち吸入空気量ＧＡが目標空気量ＧＡｐに近づくようにカム５３０を回動させるようにしている（ステップＳ１２０、またはステップＳ１４０の処理）。従って、保持区間のカム面を使って最大リフト量ＶＬを保持しているときの吸入空気量ＧＡが、コントロールシャフト３４０に接触しているカム面の摩耗によって変化し、目標空気量ＧＡｐから乖離した場合には、吸入空気量ＧＡが目標空気量ＧＡｐに近づくようにカム５３０が回動される。こうしたカム５３０の回動によって最大リフト量ＶＬが変化し、吸入空気量ＧＡは、カム面が摩耗する前の状態に戻るようになる。従って、カム面の摩耗に起因した吸入空気量の変化、より詳細には吸入空気量の減少を抑えることができるようになる。
【００６９】
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。
・先の図７に示した補正処理では、吸入空気量ＧＡと比較する閾値が目標空気量ＧＡｐであったが、この他の値を用いてもよい。例えば、保持される最大リフト量ＶＬに対応した吸入空気量の固定値を予め設定しておき、こうして設定された値を、吸入空気量ＧＡと比較する閾値としてもよい。
【００７０】
・可変動弁機構６００は、吸気バルブ３１の最大リフト量を３段階に変更する装置であったが、そうした最大リフト量の変更段数は適宜変更することができる。
・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。
【００７１】
・カム径において極小点を設けるために、カム面において平面形状の部位を設けるようにしたが、他の形状にてそうした極小点を設けるようにしてもよい。
・最大リフト量ＶＬを保持するために、カム径において極小点を設けるようにした。この他、最大リフト量ＶＬを保持するために、カム径が一定で変化しない区間をカム面に設けるようにしてもよい。
【００７２】
・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。
【００７３】
・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】
【００７４】
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、３１…吸気バルブ、３２…吸気カムシャフト、３２ａ…吸気カム、３０…吸気通路、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、３４１…ローラ、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、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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