(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気弁又は排気弁をなすバルブをバルブスプリングおよび磁石により閉弁方向に付勢する付勢手段と、前記付勢手段の付勢力を受ける付勢手段受けと、該付勢手段受けを前記バルブに固定するコッタと、前記バルブを開弁方向にカムレス方式で駆動するバルブ開弁手段と、該バルブ開弁手段により前記バルブの開閉制御を行う制御装置とを備える可変動弁システムにおいて、
前記バルブの実際のバルブリフト量を検出するギャップセンサからなるギャップ検出手段を備えると共に、
前記制御装置が、前記ギャップセンサで検出した実際のバルブリフト量と前記開閉制御における目標値である目標リフト量を比較して、前記目標リフト量に対して前記実際のバルブリフト量が小さい場合に前記コッタの摩耗を検出するコッタ摩耗検出手段を備えて構成されることを特徴とする可変動弁システム。
【請求項２】
複数のサイクル回数に渡って、前記ギャップ検出手段が、前記バルブの一回の開弁期間に対して複数回、実際のバルブリフト量を検出し、
前記コッタ摩耗検出手段が、前記バルブの一回の開弁期間内における目標リフト量と実際のバルブリフト量の差を複数算出し、算出した複数の差から算出した統計値が予め設定した第１閾値を上回るサイクル回数が連続して予め設定された第１設定回数以上連続して発生した場合に警告用信号を発生し、さらに、第１閾値よりも大きい、予め設定された第２閾値を上回るサイクル回数が予め設定された第２設定回数以上連続して発生した場合に前記コッタの摩耗を検出したとの通知信号を発生するように構成された請求項１に記載の可変動弁システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の可変動弁システムを備えたことを特徴とする内燃機関。
【請求項４】
内燃機関の吸気弁又は排気弁をなすバルブをバルブスプリングおよび磁石により閉弁方向に付勢する付勢手段と、前記付勢手段の付勢力を受ける付勢手段受けと、該付勢手段受けを前記バルブに固定するコッタと、前記バルブを開弁方向にカムレス方式で駆動するバルブ開弁手段と、該バルブ開弁手段により前記バルブの開閉制御を行う制御装置とを備える可変動弁システムの制御方法において、
ギャップセンサにより、前記バルブの実際のバルブリフト量を検出し、
前記制御装置より、前記ギャップセンサで検出した実際のバルブリフト量と前記開閉制御における目標値である目標リフト量を比較して、前記目標リフト量に対して前記実際のバルブリフト量が小さい場合に前記コッタの摩耗を検出することを特徴とする可変動弁システムの制御方法。
【請求項５】
複数のサイクル回数に渡って、前記ギャップセンサにより、前記バルブの一回の開弁期間に対して複数回、実際のバルブリフト量を検出し、
前記制御装置より、前記バルブの一回の開弁期間内における目標リフト量と実際のバルブリフト量の差を複数算出し、次いで、算出した複数の差から前記バルブの開弁期間内における統計値を算出し、次いで、算出したその統計値が予め設定した第１閾値を上回るサイクル回数が連続して予め設定された第１設定回数以上連続して発生した場合に警告用信号を発生し、さらに、第１閾値よりも大きい、予め設定された第２閾値を上回るサイクル回数が予め設定された第２設定回数以上連続して発生した場合に前記コッタの摩耗を検出したとの通知信号を発生する請求項４に記載の可変動弁システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両走行時の吸排気弁の挙動から、弁バネ受けを固定するコッタ（弁止環）の経時的な摩耗を検出して、燃焼室への吸排気弁の落下を未然に防止できる可変動弁システム、内燃機関、及び可変動弁システムの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術のディーゼル機関においては、シリンダ内への吸気及びシリンダ内からの排気のための吸排気弁の開閉動作はカムシャフトにより駆動されている。このカムシャフトはエンジンの回転と同期して回転するため、吸排気弁の開閉時期はクランク角ベースでは常に一定のタイミングとなる。
【０００３】
このカム駆動方式に対し、エンジンの運転状態に応じて吸排気弁の開閉時期とリフト量を任意に設定できるようにするために、特にカム機構を有さずに、即ち、吸排気弁の開閉をカムシャフトではなく、油圧などの流体圧を利用して吸排気弁の開閉制御を行う、所謂カムレス方式の内燃機関の動弁駆動装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図１に示すように、このような内燃機関の動弁駆動装置の油圧駆動の可変動弁システム１では、吸排気弁のバルブ４の開弁動作は、高圧の作動油を油圧制御室１８へ供給し、油圧ピストン４ｃを介してバルブ４を開弁している。つまり、バルブ４の開弁時には、第１作動弁（アクチュエータ）１５ａを作動させ、油圧制御室１８に油圧ポンプ１１で昇圧された高圧作動油を流路Ａを通じて送ることにより、油圧制御室１８の油圧によりバルブスプリング８の付勢力に抗して弁軸４ｂを押し下げて開弁し、閉弁時には第２作動弁１５ｂを作動させ、油圧制御室１８から高圧作動油を油圧用配管２１の流路Ｂを通じて逃がすことにより油圧制御室１８の油圧を低下させてバルブスプリング８の付勢力により弁軸４ｂを押し上げて閉弁する構成となっている。
【０００５】
一方、油圧制御室内のエネルギーを吸排気弁へ伝達する際に、閉弁時に吸排気弁へ掛かる着座衝撃力を緩和するために、例えば、流体圧によりピストンを作動させ、そのピストンにより吸・排気弁等のバルブをリフトさせて、そのバルブを開弁すると共に、流体圧を解除してバルブを閉弁する内燃機関の動弁駆動装置において、ピストンに流体圧を作用させて、そのピストンが最大ストロークに達する直前に、ピストンにかかる流体圧を下げるための流体圧開放手段を備えた内燃機関の動弁駆動装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
この内燃機関の動弁駆動装置を用いた油圧による吸排気弁の動作例を図４の実線で示し、カム駆動における吸排気弁動作を点線で併せて示す。また、この時の排気弁の閉弁時の弁速度を図５に示す。この図５から分かるように、油圧駆動可変動弁システムにおいては、閉弁時における吸排気弁の速度を落とし着座衝撃力を緩和しているものの、着座時の閉弁速度はカム駆動よりも依然として高い。そのため、吸排気弁の傘部の折損もしくはコッタ内側の突起部の経時的な磨耗により、燃焼室内への吸排気弁の落下、及び、それに伴うエンジンの甚大な損傷が懸念されるという問題がある。
【０００７】
一方、内燃機関の動弁駆動装置の制御に関しては、例えば、バルブの開弁時期におけるバルブ前後の差圧を算出すると共に、設定バルブリフト量に必要なバルブ推力を算出し、必要な高圧作動流体の投入量を算出すると共に、必要な高圧作動流体の投入期間を予め作成したマップにより決定し、これら高圧作動流体の投入量および投入期間に基いてバルブを開閉制御する制御装置とを備える可変動弁制御システムが提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００８】
この可変動弁制御システムにおけるバルブの開弁制御では、油圧制御室への高圧作動油の投入量はエンジンの運転状態に応じて異なるため、運転状態および目標リフト量に応じて必要なエネルギー量を計算し、必要なエネルギー量および作動油圧力に対するマップから抽出された期間の指示パルスをアクチュエータに送っている。
【０００９】
つまり、吸排気弁の開弁に必要な投入エネルギー量を、吸排気弁のバルブの弁体の傘部に掛かる筒内圧および吸排気ポート圧、バルブスプリングによる反力、および永久磁石による吸引力から算出し、作動油圧力に応じて高圧作動油供給量、アクチュエータへの駆動パルス印加期間を決定している。この際、筒内圧および吸排気ポート圧はエンジン運転状態に応じて時々刻々変化する値であるが、バルブスプリングによる反力および永久磁石による吸引力はエンジンの運転状態に依らず、組み立て時の初期値に依るものとしている。
【００１０】
しかしながら、バルブの弁軸の上端部近くに設けられた溝部に嵌め込まれて、弁バネ受けを固定するコッタ（弁止環）に磨耗が発生した場合には、閉弁状態におけるコッタおよびバルブスプリングを係止している弁バネ受け（スプリングアッパーシート）はバルブスプリングの付勢力により永久磁石へ近づく方向へ移動することになり、バルブスプリングが伸びて設定力（セットフォース）が低下し、磁石の吸引力が増加することになり、全体としての閉弁保持力（スプリング＋磁石）が増加することになる。
【００１１】
その結果、目標とするリフト量を達成するために必要な投入エネルギー量も増加し、上述の手法にて決定された駆動パルス印加期間では目標リフト量まで到達しなくなり、制御の目標通りにバルブの開弁度合いや開弁時期を確保できなくなり、気筒内の燃焼状態や燃費が悪化するという問題が生じる。
【００１２】
例として、図６に、通常の初期設定の場合Ａに対して、コッタおよび弁バネ受けが０．５ｍｍ磁石へ近付いた場合Ｂの、バルブの開弁へ掛かる磁石の力、スプリングの力、これらの和、及び、開弁に必要となるエネルギー量の比較を示す。また、図７に、駆動パルス印加期間を同一とした場合のバルブリフトプロファイルの計算結果を示す。この図７より、コッタおよび弁バネ受けが０．５ｍｍ磁石へ近付いた場合Ｂには、バルブの開弁のリフト量は、初期設定の場合Ａのリフト量に対して１ｍｍ強低下することが予想される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００３−３２８７１３号公報
【特許文献２】特開２００６−１５２８７２号公報
【特許文献３】特開２０１１−１９６２３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、車両走行時の吸排気弁の挙動から、弁バネ受けを固定するコッタの経時的な摩耗を検出して、燃焼室への吸排気弁の落下を未然に防止できる可変動弁システム、内燃機関、及び可変動弁システムの制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の目的を達成するための本発明の可変動弁システムは、内燃機関の吸気弁又は排気弁をなすバルブをバルブスプリングおよび磁石により閉弁方向に付勢する付勢手段と、前記付勢手段の付勢力を受ける付勢手段受けと、該付勢手段受けを前記バルブに固定するコッタと、前記バルブを開弁方向にカムレス方式で駆動するバルブ開弁手段と、該バルブ開弁手段により前記バルブの開閉制御を行う制御装置とを備える可変動弁システムにおいて、前記バルブの実際のバルブリフト量を検出するギャップセンサからなるギャップ検出手段を備えると共に、前記制御装置が、前記ギャップセンサで検出した実際のバルブリフト量と前記開閉制御における目標値である目標リフト量を比較して、前記目標リフト量に対して前記実際のバルブリフト量が小さい場合に前記コッタの摩耗を検出するコッタ摩耗検出手段を備えて構成される。
【００１６】
この構成によれば、車両走行（モータリング）時の吸排気弁の挙動からコッタの経時的な磨耗を検出することができ、燃焼室への吸排気弁の落下を未然に防止することが可能となる。
【００１７】
上記の可変動弁システムにおいて、複数のサイクル回数に渡って、前記ギャップ検出手段が、前記バルブの一回の開弁期間に対して複数回、実際のバルブリフト量を検出し、前記コッタ摩耗検出手段が、前記バルブの一回の開弁期間内における目標リフト量と実際のバルブリフト量の差を複数算出し、算出した複数の差から算出した統計値が予め設定した第１閾値を上回るサイクル回数が連続して予め設定された第１設定回数以上連続して発生した場合に警告用信号を発生し、さらに、第１閾値よりも大きい、予め設定された第２閾値を上回るサイクル回数が予め設定された第２設定回数以上連続して発生した場合に前記コッタの摩耗を検出したとの通知信号を発生するように構成されると次の効果を奏することができる。
【００１８】
つまり、計算結果より，コッタの経時的な摩耗を検出する手段として，目標リフト量に対して実リフト量が低下した場合を検出することにより、バルブの燃焼室内への落下を回避することが可能であるが、実エンジンにおいては燃料噴射量および吸排気圧力のサイクル間のバラツキにより、目標リフト量に対して±１ｍｍ程度のバラツキが発生することが予想される。そのため、コッタの経時的な摩耗の検出として、目標リフト量と実リフト量の差の統計値が第１閾値を上回るサイクルが複数回、即ち、第１設定回数連続して発生した場合を警告（ワーニング）とし，さらに第２閾値を上回るサイクルが複数回、即ち、第２設定回数連続して発生した場合に摩耗の検出とする。
【００１９】
これにより、警告信号から修理の機会があればコッタを新品と交換した方がよいとの情報を得られ、通知信号から修理をすべきであるとの情報を得られるので、コッタの交換に対してより極め細かく対処できるようになり、より、燃焼室への吸排気弁の落下を未然に防止することが容易となる。
【００２０】
なお、ここで、バルブの開弁期間における目標リフト量と実際のバルブリフト量の差の統計値としては、バルブの開弁期間における差の時系列における最大値、平均値、標準偏差、及び、バルブの開弁期間よりも短い予め設定した検出期間における差の時系列の最大値、平均値、最小値、標準偏差等を用いることができる。また、サイクル回数とはバルブが開弁するピストン行程に入った時を１回と数える回数である。
【００２１】
この第１閾値としては、例えば、０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の値、好ましくは１．０ｍｍとし、第２閾値としては、例えば、０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の値、好ましくは１．０ｍｍとするが、第１閾値と等しい値でも良い。また、第１設定回数としては、例えば、５回以上１５回以下の値、好ましくは１０回とし、第２設定回数としては、例えば、１５回以上２５回以下の値、好ましくは２０回とすることが好ましい。
【００２２】
そして、上記の目的を達成するための本発明の内燃機関は、上記の可変動弁システムを備えて構成され、上記の可変動弁システムと同様の効果を奏することができる。
【００２３】
そして、上記の目的を達成するための本発明の可変動弁システムの制御方法は、内燃機関の吸気弁又は排気弁をなすバルブをバルブスプリングおよび磁石により閉弁方向に付勢する付勢手段と、前記付勢手段の付勢力を受ける付勢手段受けと、該付勢手段受けを前記バルブに固定するコッタと、前記バルブを開弁方向にカムレス方式で駆動するバルブ開弁手段と、該バルブ開弁手段により前記バルブの開閉制御を行う制御装置とを備える可変動弁システムの制御方法において、ギャップセンサにより、前記バルブの実際のバルブリフト量を検出し、前記制御装置より、前記ギャップセンサで検出した実際のバルブリフト量と前記開閉制御における目標値である目標リフト量を比較して、前記目標リフト量に対して前記実際のバルブリフト量が小さい場合に前記コッタの摩耗を検出することを特徴とする方法である。
【００２４】
また、上記の可変動弁システムの制御方法において、複数のサイクル回数に渡って、前記ギャップセンサにより、前記バルブの一回の開弁期間に対して複数回、実際のバルブリフト量を検出し、前記制御装置より、前記バルブの一回の開弁期間内における目標リフト量と実際のバルブリフト量の差を複数算出し、次いで、算出した複数の差から前記バルブの開弁期間内における統計値を算出し、次いで、算出したその統計値が予め設定した第１閾値を上回るサイクル回数が連続して予め設定された第１設定回数以上連続して発生した場合に警告用信号を発生し、さらに、第１閾値よりも大きい、予め設定された第２閾値を上回るサイクル回数が予め設定された第２設定回数以上連続して発生した場合に前記コッタの摩耗を検出したとの通知信号を発生する。
【００２５】
これらの可変動弁システムの制御方法によれば、上記の可変動弁システムと同様の効果を奏することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の可変動弁システム、内燃機関、及び可変動弁システムの制御方法によれば、車両走行時の吸排気弁の挙動からコッタの経時的な磨耗を検出することができ、燃焼室への吸排気弁の落下を未然に防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る実施の形態の可変動弁システムの構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明に係る実施の形態の可変動弁システムにおける各手段を示す図である。
【図３】目標リフト量と実際のバルブリフト量の時系列を示す図である。
【図４】油圧駆動及びカム駆動による吸排気弁のクランク角に対するバルブリフト量を示す図である。
【図５】油圧及びカム駆動による排気弁の閉弁時の弁速度を示す図である。
【図６】バルブリフト量に対する磁気力とスプリング力とその和と吸排気弁の開弁に要求されるエネルギーを示す図である。
【図７】コッタおよび弁バネ受けの移動前と異動後のバルブリフト量の時系列を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明に係る実施の形態の可変動弁システム、内燃機関、及び可変動弁システムの制御方法について説明する。なお、下記の説明では、バルブを閉弁方向に付勢するためにバルブスプリングおよび磁石を併用しているが、バルブスプリングのみとしても良い。
【００２９】
図１及び図２に示すように、この可変動弁システム１は、内燃機関の吸気弁又は排気弁をなすバルブ４と、このバルブ４を閉弁方向に付勢するバルブスプリング８と磁石(図示しない)を有する付勢手段Ｓ１と、バルブ４に流体圧を作用させるための油圧制御室１８を有する弁開閉手段Ｓ２と、この油圧制御室１８に作動流体を供給してバルブ４を開弁方向に作動させるための油圧ポンプ１１と第１作動弁１５ａを有する流体供給手段Ｓ３と、油圧制御室１８内の流体圧を解放してバルブ４を付勢手段Ｓ１により閉弁させるための第２作動弁１５ｂを有する圧力開放手段Ｓ４と、バルブ４の開閉制御を行う制御装置１２を備えて、バルブ４を作動流体の流体圧により駆動するシステムである。
【００３０】
より詳細には、図１に示すように、バルブ４は、エンジンのシリンダヘッド２０に昇降自在に設けられている。このバルブ４の弁軸４ｂは、全体的に軸状に形成され、その下端部に傘状の弁体４ａが、その上端部に油圧ピストン４ｃが設けられ、長手方向中間部には弁バネ受け（鍔部）４ｄが設けられている。この弁体４ａは、開弁時にはシリンダヘッド２０の弁座部（シート部）６から離間し、閉弁時には弁座部６に着座するように構成されている。
【００３１】
また、バルブ４の弁バネ受け４ｄとシリンダヘッド２０との間にはバルブ４を閉弁方向に付勢するバルブスプリング８が圧縮状態で配設され、また、シリンダヘッド２０には弁バネ受け４ｄを上方に吸引してバルブ４を閉弁方向に付勢する磁石（図示しない）が設けられている。これらのバルブスプリング８と磁石により、バルブ４を閉弁方向に付勢する付勢手段Ｓ１が構成され、バルブ４を閉弁方向に付勢する力を大きくして、バルブ４の閉弁速度を高めて、バルブ４の制御性を向上させている。
【００３２】
更に、シリンダヘッド２０内には、油圧ピストン４ｃの上面に面した油圧制御室（圧力室）１８が設けられ、その底面は油圧ピストン４ｃの上面によって塞がれている。この油圧制御室１８には、バルブ４を開弁方向にリフトするための作動油（作動流体）が供給される。このバルブ４を開弁するための作動油としてエンジンの燃料と共通の軽油が用いられる。
【００３３】
また、油圧制御室１８の側方には、油圧制御室１８への高圧の作動油の供給、供給停止を切り換えるための第１作動弁（第１のアクチュエータ）１５ａが設けられている。この第１作動弁１５ａの作動により、油圧制御室１８へ油圧ポンプ１１（若しくはコモンレール）から高圧の燃料からなる作動油が流路Ａ経由で油圧用配管２１を通じて供給される。この油圧ポンプ１１は、エンジンからの駆動力を回転数センサ１４ａ、１４ｂでその回転数をモニターされているギア１３ａ、１３ｂを介して受けて駆動される。
【００３４】
また、油圧制御室１８の上方には第２作動弁（第２のアクチュエータ）１５ｂが油圧制御室１８の上面を塞ぐように設けられている。この第２作動弁１５ｂの作動により、油圧制御室１８の作動油が流路Ｂ経由で油圧用配管２１を通じて油圧ポンプ１１へ戻るようになっている。
【００３５】
これらの第１作動弁１５ａおよび第２作動弁１５ｂは電磁ソレノイド等により、制御装置１２からの制御信号により制御されるようになっている。つまり、この油圧駆動の可変動弁システム１は、エンジンコントロールユニットと呼ばれるエンジン制御装置（ＥＣＵ）２からの指令を受けて可変動弁システム１の制御装置１２からの制御信号を、信号線３を経由して油圧ポンプ１１に伝達してこの油圧ポンプ１１を駆動し、この油圧ポンプ１１で昇圧された高圧の作動油を油圧用配管２１の流路Ａを通じて油圧制御室１８に供給し、また、この油圧制御室１８から高圧の作動油を油圧用配管２１の流路Ｂを通じて油圧ポンプ１１に戻している。
【００３６】
より詳細には、バルブ４の弁体４ａの開弁時には、制御装置１２からの制御信号により第１作動弁１５ａを作動させて、バルブ４の弁体４ａを開弁させるために油圧ポンプ１１で昇圧された高圧の作動油を流路Ａを通じて油圧制御室１８に送ることにより、油圧制御室１８の油圧によりバルブスプリング８及び磁石の付勢力に抗して油圧ピストン４ｃを押し下げてシリンダヘッド２０の弁座部６から離間させて開弁する。
【００３７】
また、閉弁時には制御装置１２からの制御信号により第２作動弁１５ｂを作動させて、油圧制御室１８から高圧の作動油を油圧用配管２１の流路Ｂを通じて油圧ポンプ１１に逃がすことにより油圧制御室１８の油圧を低下させてバルブスプリング８及び磁石の付勢力により油圧ピストン４ｃを押し上げて弁体４ａをシリンダヘッド２０の弁座部６に接触させて閉弁する。
【００３８】
この油圧駆動の可変動弁システム１におけるバルブ４の開弁動作の場合に、油圧制御室１８への高圧作動油の投入量が、エンジンの運転状態に応じて異なるため，運転状態および目標リフト量Ｌｔに応じて必要なエネルギー量Ｅを計算し、必要なエネルギー量Ｅおよび作動油圧力に対するマップから抽出された期間の指示パルスを第１作動弁１５ａと第２作動弁１５ｂに送ってこれらを制御している。
【００３９】
この必要なエネルギー量Ｅの算出においては、シリンダヘッド２０に、筒内の圧力を検出する筒用センサ（図示しない）と、給排気ポート（図示しない）内の圧力を検出する給排気ポート用センサ（図示しない）とを設け、開弁時におけるバルブ４の前後の差圧、すなわち、吸排気ポート内の圧力および筒内の圧力を測定し、制御モデル内に設けた空気系モデルと筒内圧算出モデルを用いて、必要なエネルギー量Ｅを算出する。
【００４０】
この空気系モデルでは、過給機仕様およびポート形状に対し、エンジン回転数、作動油投入量、給排気温度、ＥＧＲバルブ開度およびＶＧＴ（Variable Geometry Turbo）開度をパラメータとし、また、筒内圧算出モデルでは、エンジン仕様（排気量、幾何学的圧縮比など）に対し、エンジン回転数および作動油投入量をパラメータとして、給排気バルブの開弁時期におけるバルブ前後の圧力を算出する。なお、これらのパラメータはエンジン制御装置２より入手する。
【００４１】
さらに、これらの制御モデルによる圧力算出に加え、以下に示す力学的物理式を加えることにより、可変動弁システム１におけるバルブ４の開弁動作において、適正な高圧の作動油の投入期間および投入量を求める。
【００４２】
つまり、高圧の作動油がバルブ４を押す力をＦｏ、磁石の吸引力をＦｍ、バルブスプリング８の反力をＦｓ、吸排気ポート側からの弁座部６への力をＦｐ、筒内からのバルブ４への力をＦｃとする。この場合、バルブ４への開弁方向へかかる力Ｆｖは、「Ｆｖ＝Ｆｏ−（Ｆｃ−Ｆｐ）−（Ｆｍ＋Ｆｓ）」の（１）式で表される。
【００４３】
ここで、油圧制御室１８へ投入する高圧作動油の圧力をＰｏとし、油圧制御室１８に面しているバルブ上面の直径をφ１とするとＦｏは「Ｆｏ＝Ｐｏ×（φ１／２）2×π」の（２）式となり、また、式（１）の右辺の「（Ｆｃ−Ｆｐ）」は筒内及び吸排気ポートにて圧力センサにより計測した圧力Ｐｃ、Ｐｐを用い、バルブ４のシート径をφ２とすると、「Ｆｃ−Ｆｐ＝（Ｐｃ、Ｐｐ）×（φ２／２）2×π」の（３）式となる。
【００４４】
ただし、「（Ｐｃ、Ｐｐ）」はバルブ開弁過程中に変動するため、「ＷＡＶＥ」などの吸排気系シミュレーションにて特性マップを作成する必要がある。また、開弁時の圧力Ｐｃに関しては、圧力センサの応答性を考慮し、開弁時期の直前圧からポリトロープ変化と見なし、開弁時の圧力Ｐｃを算出する。
【００４５】
（１）式の右辺の最後の項の「（Ｆｍ＋Ｆｓ）」のＦｍについては、磁石の吸引力を事前に調査しておくことでＦｍの特性マップを作成しておくことで、また、Ｆｓについてはバルブスプリング８のバネ定数ｋ及び取り付け時の長さＬｂを計測しておくことで、「Ｆｓ＝ｋ×（Ｌ＋Ｌｂ）」の（４）式で求められる。
【００４６】
以上の物理式を（１）式に適用することで、開弁過程におけるリフト量Ｌに対するバルブ４への開弁方向へかかる力Ｆｖを求めることができる。これにより、バルブ４を設定したリフト量Ｌまで開弁させるために必要な推力Ｗ（Ｊ）は、「Ｗ＝∫ＦｖｄＬ」（積分範囲は０〜Ｌ）の（５）式となる。
【００４７】
上記の物理式を制御ロジックに組み込み、先ず、エンジン仕様および運転パラメータよりバルブ４の開閉時期におけるバルブ前後の差圧を算出する。次に設定リフト量Ｌに必要なバルブ推力Ｗを算出し、高圧の作動油の必要投入量Ｏｗを算出し、さらに事前に作成した特性マップより必要な高圧の作動油の投入期間Ｔａを決定する。これにより、モデルベース制御により可変動弁システム１における安定したバルブ動作を可能とする。
【００４８】
従って、開弁時におけるバルブ前後の差圧を明確にしてバルブ開閉時に設定したリフト量Ｌを得るために必要なバルブ推力Ｗを求めて高圧作動油の必要投入量Ｏｗを制御するので、バルブ４の開弁時においては、バルブ４の前後の圧力によって、設定した目標リフト量Ｌｔを得るために必要なバルブ推力Ｗが変化してしまって、求めている目標リフト量Ｌｔよりも小さいか或いは大きいといった症状が生じることを防止でき、筒内の吸気量および吸気組成の変動への影響をなくすることができる。
【００４９】
なお、上記の計算では、バルブ４を閉弁方向に付勢するためにバルブスプリング８および磁石（図示しない）を併用したが、バルブスプリング８のみとしても良い。
【００５０】
そして、本発明においては、図１に示すように、吸排気弁４の実際のバルブリフト量Ｌｍを検出するためのギャップセンサ７を有するギャップ検出手段Ｓ５を備えて構成される。また、制御装置１２が、ギャップセンサ７で検出した実際のバルブリフト量Ｌｍと目標リフト量Ｌｔを比較して、バルブ４の弁軸４ｂの上端部近くに設けられた溝部に嵌め込まれて、弁バネ受け４ｄを固定するコッタ（弁止環）５の継時的な摩耗を検出するコッタ摩耗検出手段を備えて構成される。このコッタ摩耗検出手段Ｓ６により、バルブ４の実際のバルブリフト量Ｌｍと目標リフト量Ｌｔとの比較に基づいてコッタ５の継時的な摩耗を検出する。
【００５１】
この構成によれば、車両走行（モータリング）時のバルブ４の挙動からコッタ５の経時的な磨耗を検出することができ、燃焼室へのバルブ４の落下を未然に防止することが可能となる。
【００５２】
そして、コッタ摩耗検出手段Ｓ６が、バルブ４の開弁期間内における目標リフト量Ｌｔと実際のバルブリフト量Ｌｍの差ΔＬの統計値ΔＬｖが予め設定した第１閾値ΔＬ１を上回るサイクル回数Ｎｍが連続して予め設定された第１設定回数Ｎ１以上連続して発生した場合に警告用信号を発生し、さらに、第１閾値ΔＬ１よりも大きい、予め設定された第２閾値ΔＬ２を上回るサイクル回数Ｎｎが予め設定された第２設定回数Ｎ２以上連続して発生した場合にコッタ５の摩耗を検出したとの通知信号を発生するように構成される。
【００５３】
これにより、警告信号から修理の機会があればコッタ５を新品と交換した方がよいとの情報を得られ、通知信号から修理をすべきであるとの情報を得られるので、コッタ５の交換に対してより極め細かく対処できるようになり、より、燃焼室へのバルブ４の落下を未然に防止することが容易となる。
【００５４】
なお、ここで、ｔを経過時間（又はクランク角）として、バルブ４の開弁期間Ｔｏにおける目標リフト量Ｌｔ（ｔ）と実際のバルブリフト量Ｌｍ（ｔ）の差ΔＬ（ｔ）の統計値ΔＬｖとしては、バルブ４の開弁期間Ｔｏにおける差ΔＬ（ｔ）の時系列における最大値、平均値、標準偏差、及び、バルブ４の開弁期間Ｔｏよりも短い予め設定した検出期間Ｔｃにおける差ΔＬ（ｔ）の時系列の最大値、平均値、最小値、標準偏差等を用いることができる。また、サイクル回数Ｎとはバルブ４が開弁するピストン行程に入った時を１回と数える回数である。
【００５５】
この第１閾値ΔＬ１としては、例えば、０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の値、好ましくは１．０ｍｍとし、第２閾値ΔＬ２としては、例えば、０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の値、好ましくは１．０ｍｍとするが、第１閾値ΔＬ１と等しい値でも良い。また、第１設定回数Ｎ１としては、例えば、５回以上１５回以下の値、好ましくは１０回とし、第２設定回数Ｎ２としては、例えば、１５回以上２５回以下の値、好ましくは２０回とすることが好ましい。
【００５６】
そして、本発明に係る実施の形態の内燃機関は、この可変動弁システム１を備えて構成される。
【００５７】
上記の構成の可変動弁システム１、内燃機関、及び可変動弁システムの制御方法によれば、車両走行時の吸排気弁の挙動からコッタ５の経時的な磨耗を検出することができ、燃焼室への吸排気弁のバルブ４の落下を未然に防止することが可能となる．
【符号の説明】
【００５８】
１  可変動弁システム
２  エンジン制御装置（ＥＣＵ）
３  信号線
４  バルブ（吸気弁又は排気弁）
４ａ  弁体
４ｂ  弁軸
４ｃ  油圧ピストン
４ｄ  弁バネ受け（鍔部）
５  コッタ
６  弁座部（シート部）
７  ギャップセンサ
８  バルブスプリング
１１  油圧ポンプ
１２  制御装置
１３ａ、１３ｂ  ギア
１４ａ、１４ｂ  回転数センサ
１５ａ  第１作動弁（第１のアクチュエータ）
１５ｂ  第２作動弁（第２のアクチュエータ）
１８  油圧制御室（圧力室）
２０  シリンダヘッド
２１  油圧用配管
Ｓ１  付勢手段
Ｓ２  弁開閉手段
Ｓ３  流体供給手段
Ｓ４  圧力開放手段
Ｓ５  ギャップ検出手段
Ｓ６  コッタ摩耗検出手段
【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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