(57)【要約】【課題】アクチュエータの作動に対する反力を生じさせる弾性体を備える動弁系の制御装置において、アクチュエータの作動状態によって制御値を誤って更新することを抑制する。【解決手段】内燃機関の動弁系は、作動範囲内で作動することにより機関バルブの最大リフト量を変更するアクチュエータ６０を有する。アクチュエータ６０に、変形領域においてその作動範囲の機械的限界位置まで作動させる際に反力を生じさせるワッシャー６７が設けられる。この動弁系の制御装置は、所定の学習条件が成立したとき、アクチュエータ６０をその機械的限界位置まで作動させ、アクチュエータ６０の制御値を機械的限界位置に対応する制御値に更新する制御値学習を実行する学習手段と、学習手段による制御値学習の実行中にアクチュエータ６０が変形領域内で一時的に停止したときに、機械的限界位置の反対側に作動させた後に制御値学習を再開する学習再開手段を備える。【選択図】図４
2008291790.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械的に規制される作動範囲内で作動することにより機関バルブのバルブ特性を変更するアクチュエータを有し、該アクチュエータに、変形領域において前記アクチュエータを前記作動範囲の機械的限界位置まで作動させる際に同アクチュエータの作動に対する反力を生じさせる弾性体が設けられる動弁系に適用されて、前記アクチュエータの制御値について所定の初期値からの変更量を検出する変更量検出手段と、前記初期値と前記変更量とに基づいて前記アクチュエータの制御値を算出する算出手段と、所定の学習条件が成立したとき、前記アクチュエータを前記作動範囲の機械的限界位置まで作動させ、同アクチュエータの作動が停止したときに前記算出手段によって算出される制御値を前記機械的限界位置に対応する制御値に更新する制御値学習を実行する学習手段とを備える動弁系の制御装置において、
前記学習手段による制御値学習の実行中に前記アクチュエータが前記変形領域内で一時的に停止したときに、前記アクチュエータを前記機械的限界位置の反対側に作動させた後に前記学習手段による制御値学習を再開する学習再開手段を備える
ことを特徴とする動弁系の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の動弁系の制御装置において、
前記学習再開手段は、前記アクチュエータを前記弾性体の変形領域外に作動させた後に前記学習手段による制御値学習を再開する
ことを特徴とする動弁系の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータの作動に対する反力を生じさせる弾性体を備える動弁系に適用されて、アクチュエータの制御値について所定の初期値からの変更量を検出し、これら初期値と変更量とに基づいてアクチュエータの制御値を算出する動弁系の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、内燃機関の燃費性能や出力の向上を図るため、機関バルブの最大リフト量にかかる目標値を機関運転状態に基づいて設定するとともに、その目標値と一致するように最大リフト量をフィードバック制御する吸気系の制御装置が採用されている（例えば特許文献１参照）。このような吸気系の制御装置では、以下の構成が一般的に採用される。すなわち、この制御装置にあっては、機械的に規制される作動範囲内で作動して機関バルブのバルブ特性を変更するアクチュエータと、このアクチュエータの制御値について所定の初期値からの変更量を検出するセンサとが設けられている。こうした制御装置は、これら初期値と変更量とに基づいてアクチュエータの制御値、換言すれば機関バルブの最大リフト量を算出し、この制御値と機関運転状態に基づいて設定された目標値との乖離が小さくなるようにアクチュエータを作動させるようにしている。
【０００３】
また、この制御装置では、所定の学習条件が成立したときに、アクチュエータをその作動範囲の機械的限界位置に作動させるとともに、同アクチュエータの作動が停止した旨が判断されたときにその機械的限界位置に対応する制御値を学習し、その時点に算出されるアクチュエータの制御値を学習された制御値に更新するようにしている。こうした制御値学習を実行することにより、例えばセンサ特性の変化等に起因して算出されるアクチュエータの制御値と実際の位置に対応する制御値との間にずれが生じた場合であっても、算出されるアクチュエータの制御値と実際の位置に対応する制御値とを一致させることができるようになる。
【特許文献１】特開２００５−２０１１１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、動弁系の制御装置の給電回路や通信回路において接触不良等が発生し、その制御装置による制御の一時的な停止、いわゆる瞬断が発生することがある。例えば上述した制御値学習の実行中にアクチュエータがその機械的限界位置に到達する前にこうした瞬断が発生すると、制御装置によって制御されるアクチュエータの作動が一時的に停止することとなる。
【０００５】
ここで、アクチュエータの各駆動部材の不必要な変位を抑制するため、ワッシャー等の弾性体をそれら駆動部材の間に設ける構造を採用する場合がある。そして、この弾性体がアクチュエータの作動に対する反力を生じさせる場合には、アクチュエータの作動に影響を及ぼすおそれがある。また、上述したように、制御装置によるアクチュエータの作動が一時的に停止した場合等、アクチュエータの作動状態によって弾性体の変形度合いが変化することも考えられる。その結果、アクチュエータが機械的限界位置に到達しない場合には、アクチュエータの制御値を実際の位置に対応する制御値とは異なる値に誤って更新してしまうこととなる。
【０００６】
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、アクチュエータの作動に対する反力を生じさせる弾性体を備える動弁系の制御装置において、アクチュエータの作動状態によって制御値を誤って更新することを抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、機械的に規制される作動範囲内で作動することにより機関バルブのバルブ特性を変更するアクチュエータを有し、該アクチュエータに、変形領域において前記アクチュエータを前記作動範囲の機械的限界位置まで作動させる際に同アクチュエータの作動に対する反力を生じさせる弾性体が設けられる動弁系に適用されて、前記アクチュエータの制御値について所定の初期値からの変更量を検出する変更量検出手段と、前記初期値と前記変更量とに基づいて前記アクチュエータの制御値を算出する算出手段と、所定の学習条件が成立したとき、前記アクチュエータを前記作動範囲の機械的限界位置まで作動させ、同アクチュエータの作動が停止したときに前記算出手段によって算出される制御値を前記機械的限界位置に対応する制御値に更新する制御値学習を実行する学習手段とを備える動弁系の制御装置において、前記学習手段による制御値学習の実行中に前記アクチュエータが前記変形領域内で一時的に停止したときに、前記アクチュエータを前記機械的限界位置の反対側に作動させた後に前記学習手段による制御値学習を再開する学習再開手段を備えることをその要旨とする。
【０００８】
同構成によれば、制御値学習の実行中にアクチュエータが弾性体の変形領域内で一時的に停止したときに、アクチュエータを機械的限界位置の反対側に作動させることにより、弾性体によるアクチュエータの作動に対する反力を一旦低下させることができる。そして、弾性体の反力が相対的に小さな状態下で学習手段による制御値学習を再開し、アクチュエータを機械的限界位置に作動させると、アクチュエータが所定の作動慣性力をもって先の停止位置まで作動することができる。これにより、例えばアクチュエータをその停止位置から直接に制御値学習を再開する場合、換言すれば作動慣性力が「０」である状態下でそのアクチュエータを機械的限界位置に作動させる場合と比較して、アクチュエータを機械的限界位置に作動させやすくなる。したがって、学習手段による制御値学習の実行中にアクチュエータが変形領域内で一時的に停止した場合にあっても、アクチュエータの作動慣性力の低下に起因して、アクチュエータが機械的限界位置に到達しないことを抑制することができる。その結果、アクチュエータの作動状態によって制御値を誤って更新することを抑制することができるようになる。
【０００９】
なお、請求項２に記載されるように、前記学習再開手段は、前記アクチュエータを前記弾性体の変形領域外に作動させた後に前記学習手段による制御値学習を再開する、といった構成を採用することが望ましい。これにより、弾性体によるアクチュエータの作動に対する反力が「０」である位置にアクチュエータを作動させてから制御学習を再開するため、アクチュエータの作動慣性力の低下に起因して、アクチュエータが機械的限界位置に到達しないことを効果的に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を車両に搭載される内燃機関の動弁系の制御装置に適用した一実施形態について、図１〜図９を参照して説明する。ここで、図１は、車両に搭載される内燃機関の動弁系の一部断面構造を示す断面図であり、図２は、内燃機関の動弁系の配設態様を示す平面図である。
【００１１】
図１及び図２に示されるように、内燃機関は４つの気筒（図１では１つのみを表示）を有しており、そのシリンダヘッド２にはこれら気筒に対応した一対の排気バルブ１０と吸気バルブ２０とが往復動可能にそれぞれ設けられている。また、シリンダヘッド２には、それら排気バルブ１０と吸気バルブ２０とに対応して排気弁開閉装置９０と吸気弁開閉装置１００とがそれぞれ設けられている。
【００１２】
排気弁開閉装置９０には、各排気バルブ１０に対応してラッシュアジャスタ１２が設けられるとともに、このラッシュアジャスタ１２と排気バルブ１０との間にはロッカーアーム１３が架設されている。ロッカーアーム１３は、その基端がラッシュアジャスタ１２に支持されるとともに先端が排気バルブ１０の基端部に当接されている。また、シリンダヘッド２には、排気カムシャフト１４が回転可能に支持されており、この排気カムシャフト１４は、機関出力軸の回転に連動して回転される。排気カムシャフト１４には複数のカム１５が形成されるとともに、それらカム１５の外周面にはロッカーアーム１３の中間部分に設けられたローラ１３ａが当接されている。排気バルブ１０にはリテーナ１６が設けられるとともに、このリテーナ１６とシリンダヘッド２との間にはバルブスプリング１１が設けられている。なお、このバルブスプリング１１の付勢力によって排気バルブ１０は閉弁方向に付勢されている。そしてこれにより、ロッカーアーム１３のローラ１３ａはカム１５の外周面に押圧されている。機関運転時にカム１５が回転すると、ロッカーアーム１３はラッシュアジャスタ１２により支持される部分を支点として揺動する。その結果、排気バルブ１０はロッカーアーム１３によって開閉駆動されるようになる。なお、排気バルブ１０の開度、すなわちリフト量の増大に伴ってバルブスプリング１１が圧縮され、バルブスプリング１１による排気弁開閉装置９０の作動に対する反力が増大する。
【００１３】
一方、吸気弁開閉装置１００には、排気側と同様にバルブスプリング２１、吸気バルブ２０に設けられたリテーナ２６、ロッカーアーム２３及びラッシュアジャスタ２２が設けられている。シリンダヘッド２には、複数のカム２５が形成された吸気カムシャフト２４が回転可能に支持されており、この吸気カムシャフト２４も、機関出力軸の回転に連動して回転される。ここで、排気弁開閉装置９０とは異なり、吸気弁開閉装置１００には、カム２５とロッカーアーム２３との間に仲介駆動機構５０が設けられている。この仲介駆動機構５０は入力部５１と一対の出力部５２とを有しており、これら入力部５１及び出力部５２はシリンダヘッド２に固定された支持パイプ５３に揺動可能に支持されている。ロッカーアーム２３は、ラッシュアジャスタ２２及びバルブスプリング２１の付勢力によって出力部５２側に付勢され、同ロッカーアーム２３の中間部分に設けられたローラ２３ａが出力部５２の外周面に当接されている。これにより、入力部５１が出力部５２とともに左回り方向Ｗ１に揺動付勢され、入力部５１においてその径方向に延出した部分の先端に設けられたローラ５１ａがカム２５の外周面に押圧される。
【００１４】
こうした吸気弁開閉装置１００では、機関運転時にカム２５が回転すると、同カム２５はローラ５１ａに摺接しつつ入力部５１を押圧し、これにより出力部５２が支持パイプ５３の周方向に揺動するようになる。そして出力部５２が揺動すると、ロッカーアーム２３はラッシュアジャスタ２２により支持される部分を支点として揺動する。その結果、吸気バルブ２０はロッカーアーム２３によって開閉駆動されるようになる。なお、吸気バルブ２０の開度、すなわちリフト量の増大に伴ってバルブスプリング２１が圧縮され、同バルブスプリング２１による吸気弁開閉装置１００の作動に対する反力が増大する。
【００１５】
また、支持パイプ５３には、その軸方向に沿って駆動可能なコントロールシャフト５４が挿入されている。このコントロールシャフト５４は、連結部材を介して入力部５１及び出力部５２に駆動連結されている。コントロールシャフト５４がその軸方向に沿って駆動すると、それら入力部５１及び出力部５２が相対的に揺動するようになる。次に、図３を参照してコントロールシャフト５４と入力部５１，出力部５２とを連結する仲介駆動機構５０について詳述する。尚、図３は仲介駆動機構５０の内部構造を示す一部破断斜視図である。
【００１６】
図３に示されるように、入力部５１は一対の出力部５２の間に設けられており、これら入力部５１と出力部５２との内部には略円筒状の連通空間が形成されている。また、入力部５１の内周面にはヘリカルスプライン５１ｈが形成されるとともに、出力部５２の内周面には入力部５１のヘリカルスプライン５１ｈとその歯すじが逆向きに傾斜するヘリカルスプライン５２ｈが形成されている。
【００１７】
入力部５１と出力部５２との内部に形成された空間には、略円筒状のスライダギア５５が設けられている。このスライダギア５５の外周面の中央部分には、入力部５１のヘリカルスプライン５１ｈに噛合するヘリカルスプライン５５ａが形成されるとともに、その外周面の両端部には出力部５２のヘリカルスプライン５２ｈに噛合するヘリカルスプライン５５ｂが形成されている。
【００１８】
また、この略円筒状のスライダギア５５の内壁には、その周方向に沿って延伸する溝５５ｃが形成されており、この溝５５ｃにはブッシュ５６が嵌合されている。なお、このブッシュ５６は、溝５５ｃの伸びる方向に沿って同溝５５ｃの内周面を摺動することができるが、スライダギア５５に対するその軸方向の相対変位は溝５５ｃによって規制されている。
【００１９】
そして、支持パイプ５３はスライダギア５５の内部に形成された貫通空間に挿入されるとともに、コントロールシャフト５４はその支持パイプ５３に挿入されている。また、支持パイプ５３の管壁にはその軸方向に延伸する長孔５３ａが形成されている。スライダギア５５とコントロールシャフト５４との間には、長孔５３ａを通じてこれらスライダギア５５とコントロールシャフト５４とを連結する係止ピン５７が設けられている。この係止ピン５７の一端がコントロールシャフト５４に形成された凹部（図示略）に挿入されるとともに、他端がブッシュ５６に形成された貫通孔５６ａに挿入されている。
【００２０】
こうした仲介駆動機構５０にあって、コントロールシャフト５４がその軸方向に沿って変位すると、これに連動してスライダギア５５が軸方向に変位する。スライダギア５５の外周面に形成されたヘリカルスプライン５５ａ，５５ｂは、入力部５１及び出力部５２の内周面に形成されたヘリカルスプライン５１ｈ、５２ｈとそれぞれ噛合されているため、スライダギア５５がその軸方向に変位すると、入力部５１と出力部５２とは逆の方向に回転する。その結果、入力部５１と出力部５２との相対位相差が変更され、吸気バルブ２０の最大リフト量が変更される。
【００２１】
ここで、先の図２に示されるように、コントロールシャフト５４の基端部（図中右端部）には、電動式アクチュエータ６０（以下、単に「アクチュエータ６０」と称する）が設けられており、このアクチュエータ６０は、マイクロコンピュータ７０によりその駆動が制御される。以下、図４を参照してアクチュエータ６０の構造について詳細に説明する。図４は、アクチュエータ６０の構造を主に示す部分断面図である。
【００２２】
図４に示されるように、アクチュエータ６０のハウジング６０ａは、シリンダヘッド２に取り付けられている。このハウジング６０ａの内部には、コイルＣを有するステータ６１ａ及び永久磁石を有するロータ６１ｂを備えたモータ６１と、そのモータ６１の回転を直線運動に変換してコントロールシャフト５４に伝達する遊星ギヤ機構６２とが設けられている。
【００２３】
この遊星ギヤ機構６２は、外周に螺旋状のスプラインを設けた出力軸６３と、それとは逆回りのスプラインを、外周に設けた複数の遊星ギヤ６４と内周に設けたローラナット６５とを有して構成されている。
【００２４】
出力軸６３は、軸方向へ変位可能に、かつ軸線Ｌを中心として回転不能にハウジング６０ａにより支持され、その先端部（図４の左端部）は、連結部材６８によってコントロールシャフト５４に連結されている。ローラナット６５は、複列アンギュラ式のベアリング６６を介してロータ６１ｂと一体回転可能にハウジング６０ａにより支持されている。
【００２５】
このベアリング６６は、ハウジング６０ａに固定された外輪６６ａ、ローラナット６５の外周に設けられた２つの内輪６６ｂ，６６ｃ、並びにこれら内輪６６ｂ，６６ｃにそれぞれ対応する２つの玉列６６ｄ，６６ｅによって構成されている。それら内輪６６ｂ，６６ｃは、ローラナット６５の外周に嵌入されたストッパ６５ａ，６５ｂの間に並列に配設されている。そしてストッパ６５ａと内輪６６ｂとの間には、ワッシャー６７が圧縮された状態で設けられており、このワッシャー６７の弾力により、内輪６６ｂ，６６ｃの不必要な変位を抑制している。玉列６６ｄと外輪６６ａ及び内輪６６ｂとは接触角θをもっている一方、玉列６６ｅと外輪６６ａ及び内輪６６ｃとは接触角−θをもっている。こうしたベアリング６６により、ラジアル荷重（軸線Ｌと垂直な方向への荷重）とアキシアル荷重（軸線Ｌと平行な方向への荷重）とを受け止めることができる。
【００２６】
また、遊星ギヤ６４は、それら出力軸６３及びローラナット６５の間に等角度毎に配置されている。遊星ギヤ６４のスプラインは、出力軸６３のスプラインと同出力軸６３に外嵌したローラナット６５のスプラインとの双方に噛合し、出力軸６３とローラナット６５との間で遊星ギヤ６４が出力軸６３を中心に公転しながら自転するように形成されている。
【００２７】
こうしたアクチュエータ６０により、ステータ６１ａのコイルＣに通電すると、ロータ６１ｂ及びローラナット６５が軸線Ｌを中心として回転され、各遊星ギヤ６４がそれぞれ自身の軸線を中心として自転しつつ、軸線Ｌの周りを公転する。また上述したように、出力軸６３は、軸線Ｌを中心として回転不能であるが、軸方向へは変位可能であるため、各遊星ギヤ６４の自転及び公転によりその出力軸６３が軸方向に変位する。
【００２８】
そして、出力軸６３の軸方向の変位に伴いコントロールシャフト５４が軸方向に変位することにより、仲介駆動機構５０の駆動状態が変更され、吸気バルブ２０の最大リフト量が連続的に変化するようになる。具体的には、コントロールシャフト５４が図４の方向Ｆへ移動すると、最大リフト量が減少する一方、コントロールシャフト５４が図４の方向Ｒへ移動すると、最大リフト量が増大する。
【００２９】
出力軸６３には、ハウジング６０ａに当接可能な２つのストッパ６３ａ，６３ｂが固定されており、出力軸６３、換言すればコントロールシャフト５４は、これらストッパ６３ａ，６３ｂによって規制される駆動区間において駆動可能になっている。ストッパ６３ａがハウジング６０ａに当接する限界位置（以下「Ｈｉ端」と称する）に出力軸６３が変位したときに、最大リフト量がその設計最大値になる一方、ストッパ６３ｂがハウジング６０ａに当接する限界位置（以下「Ｌｏ端」と称する）に出力軸６３が変位したときに、最大リフト量がその設計最大値になる。
【００３０】
ここで、ストッパ６３ａがハウジング６０ａに当接した状態下でアクチュエータ６０による出力軸６３をＲ方向に駆動する駆動力が生じた場合には、出力軸６３の方向Ｒへの移動が規制されるため、ローラナット６５を方向Ｆに駆動する反力が生じる。この反力は、ストッパ６５ｂを通じてベアリング６６の内輪６６ｃに伝達される。上述したように、ベアリング６６によりアキシアル荷重を受け止めることができるため、具体的には、内輪６６ｃに伝達された荷重は玉列６６ｅ及び外輪６６ａを介してハウジング６０ａの突起６０ｂにより受け止められるため、ローラナット６５の方向Ｆへの移動が規制される。すなわち、ストッパ６３ａがＨｉ端に変位したときに、アクチュエータ６０がその作動範囲の機械的上限位置に到達するとともに、同アクチュエータ６０の作動量がその上限位置に対応する設計最大値になる。
【００３１】
一方、ストッパ６３ｂがハウジング６０ａに当接した状態下でアクチュエータ６０による出力軸６３をＦ方向に駆動する駆動力が生じた場合には、出力軸６３の方向Ｆへの移動が規制されるため、ローラナット６５を方向Ｒに駆動する反力が生じる。この反力は、ストッパ６５ａを通じてワッシャー６７に伝達される。ベアリング６６によりアキシアル荷重を受け止めることができるため、具体的には、ワッシャー６７に伝達された荷重は内輪６６ｂ、玉列６６ｄ及び外輪６６ａを介して突起６０ｃにより受け止められるため、その反力によりワッシャー６７が圧縮され、ローラナット６５が回転しながらワッシャー６７の圧縮された分だけ方向Ｒに変位するようになる。そしてワッシャー６７が圧縮限界状態まで圧縮されたときに、ローラナット６５の変位が停止し、アクチュエータ６０がその作動範囲の機械的下限位置に到達するとともに、同アクチュエータ６０の作動量がその下限位置に対応する設計最小値になる。
【００３２】
なお、ストッパ６３ａ，６３ｂとハウジング６０ａとが頻繁に当接することにより、部材の損傷等を招くおそれがあるため、通常の制御時には、出力軸６３をストッパ６３ａ，６３ｂによって規制される駆動空間よりも小さい区間内に変位させるようにしている。
【００３３】
アクチュエータ６０には、３つの電気角センサＤ１〜Ｄ３と、これら電気角センサＤ１〜Ｄ３に対応してローラナット６５と一体回転する８極の多極マグネット（図示略）とが設けられている。これら電気角センサＤ１〜Ｄ３は、８極の多極マグネットの磁気に応じて図５（ａ）〜（ｃ）に示されるようなパルス状の信号、すなわち論理ハイレベル信号「Ｈ」と論理ローレベル信号「Ｌ」とを交互に出力する。なお、こうしたパルス信号の波形が得られるよう、３つの電気角センサＤ１〜Ｄ３は出力軸６３の周方向において１２０°毎に配置されている。したがって、これら電気角センサＤ１〜Ｄ３のうちの１つから出力されるパルス信号のエッジは出力軸６３の４５°回転毎に発生している。また、これら電気角センサＤ１〜Ｄ３のうちの１つからのパルス信号は、他の電気角センサからのパルス信号に対し、出力軸６３の３０°回転分だけ進み側及び遅れ側に位相をずらした状態となっている。
【００３４】
また、アクチュエータ６０には、ロータリーエンコーダとして機能する２つの位置センサＳ１，Ｓ２と、これら位置センサＳ１，Ｓ２に対応して出力軸６３と一体回転する４８極の多極マグネット（図示略）とが設けられている。これら位置センサＳ１，Ｓ２は、４８極の多極マグネットの磁気に応じて図５（ｄ）及び（ｅ）に示されるようなパルス状の信号、すなわち論理ハイレベル信号「Ｈ」と論理ローレベル信号「Ｌ」とを交互に出力する。なお、こうしたパルス信号の波形が得られるよう、位置センサＳ１は出力軸６３の周方向において位置センサＳ２から１７６．２５°を隔てて配置されている。したがって、位置センサＳ１，Ｓ２のうちの１つから出力されるパルス信号のエッジは出力軸６３の７．５°回転毎に発生している。また、位置センサＳ２からのパルス信号は、位置センサＳ１からのパルス信号に対し、出力軸６３の３．７５°回転分だけ進み側及び遅れ側に位相をずらした状態となっている。
【００３５】
ここで、電気角センサＤ１〜Ｄ３を合わせたパルス信号のエッジ間隔が１５°であるのに対し、位置センサＳ１，Ｓ２を合わせたパルス信号のエッジ間隔は３．７５°となっている。したがって、電気角センサＤ１〜Ｄ３を合わせたパルス信号のエッジ発生から次回のエッジ発生までには、位置センサＳ１，Ｓ２を合わせたパルス信号のエッジが４回発生するようになっている。
【００３６】
これら電気角センサＤ１〜Ｄ３及び位置センサＳ１，Ｓ２によって出力されたパルス信号はマイクロコンピュータ７０に取り込まれる。このマイクロコンピュータ７０は、プログラムによって数値計算や情報処理等を行う中央演算処理装置（ＣＰＵ）７１、各種の制御に必要なプログラムやデータを記憶する不揮発性メモリ（ＲＯＭ）７２ａ、入力データや演算結果を一時的に記憶する揮発性メモリ（ＤＲＡＭ）７２ｂ、学習制御により得られた基準位置等を記憶する書き換え可能な不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）７２ｃを備えている。
【００３７】
また、マイクロコンピュータ７０には、車両のアクセルペダルの開度を検出するアクセルセンサ７４や、内燃機関のクランクシャフトの回転位相を検出するクランク角センサ７５等、機関の運転状態を検出するセンサが接続されている。マイクロコンピュータ７０は、機関の運転状態に基づき吸気バルブ２０の最大リフト量の制御目標値を設定するとともに、上述した電気角センサＤ１〜Ｄ３及び位置センサＳ１，Ｓ２によって出力されたパルス信号に基づいて吸気バルブ２０の最大リフト量の実際値を検出する。以下、吸気バルブ２０の最大リフト量の実際値を検出する手順について、図５及び図６を参照して詳細に説明する。
【００３８】
ここで、図５（ａ）〜（ｅ）は、上述したようにアクチュエータ６０の出力軸６３の回転時に電気角センサＤ１〜Ｄ３、及び位置センサＳ１，Ｓ２から出力するパルス信号の波形を示している。そして図５（ｆ）〜（ｈ）は、アクチュエータ６０の回転時における回転角の変化に対し、それぞれ電気角カウント値Ｅ、位置カウント値Ｐ、及びストロークカウント値Ｓが推移するパターンを示している。また、図６（ａ）は、電気角センサＤ１〜Ｄ３の出力信号のパターンと電気角カウント値Ｅとの対応関係を示すとともに、図６（ｂ）は、位置センサＳ１，Ｓ２の出力信号のエッジが発生するときに位置カウント値Ｐが増減する態様を示している。
【００３９】
まず、各カウント値について説明する。
［電気角カウント値Ｅ］
電気角カウント値Ｅは、電気角センサＤ１〜Ｄ３のパルス信号に基づいて設定され、モータ６１の回転位相を表す。具体的には、図６（ａ）に示されるように、各電気角センサＤ１〜Ｄ３から各々論理ハイレベル信号「Ｈ」と論理ローレベル信号「Ｌ」とのいずれが出力されているかに応じて、電気角カウント値Ｅに「０」〜「５」範囲内の連続した整数値のうちのいずれかに設定されてＤＲＡＭ７２ｂに記憶される。マイクロコンピュータ７０は、ＤＲＡＭ７２ｂに記憶された電気角カウント値Ｅに基づきアクチュエータ６０の回転位相を検出し、同コイルＣの通電相を切り替えてモータを正・逆回転する。ここで、モータ６１の正回転時には、電気角カウント値Ｅは「０」→「１」→「２」→「３」→「４」→「５」→「０」といった順序で順方向に変化する。一方、アクチュエータ６０の逆回転時には、電気角カウント値Ｅ「５」→「４」→「３」→「２」→「１」→「０」→「５」といった順序で逆方向に変化する。
【００４０】
［位置カウント値Ｐ］
位置カウント値Ｐは、モータ６１の作用角、換言すればアクチュエータ６０の制御値について機関始動時における初期値からの変更量を表す。具体的には、位置センサＳ１，Ｓ２のうち、一方のセンサからパルス信号の立ち上がりエッジ及び立下りエッジのいずれが生じているか、及び他方のセンサから論理ハイレベル信号「Ｈ」と論理ローレベル信号「Ｌ」とのいずれが出力されているかに応じて、位置カウント値Ｐに対し「＋１」と「−１」とのいずれかが加算される（図６（ｂ）参照）。なお、同図６（ｂ）において、「↑」はパルス信号の立ち上がりエッジを表し、「↓」はパルス信号の立下りエッジを表している。こうした処理を実行して得られる位置カウント値Ｐは、各位置センサＳ１，Ｓ２からのパルス信号のエッジを計数した値になる。
【００４１】
ここで、モータ６１の正回転中であれば、位置カウント値Ｐは、図５（ｄ）及び（ｅ）に示される位置センサＳ１，Ｓ２からのパルス信号のエッジ毎に「１」ずつ加算され、図５（ｇ）に示されるパターンに沿って矢印Ａに示す方向に推移するようになる。一方、アクチュエータ６０の逆回転中であれば、位置カウント値Ｐは、上記パルス信号のエッジ毎に「１」ずつ減算され、図５（ｇ）に示されるパターンに沿って矢印Ｂに示す方向に推移するようになる。なお、この位置カウント値Ｐは、内燃機関の運転が停止すると、「０」にリセットされる。したがって、位置カウント値Ｐは、アクチュエータ６０の制御値が機関始動時の初期値に対してどれだけ変化したか、言い換えれば吸気バルブ２０の最大リフト量が機関始動時の初期値に対してどれだけ変化したかを表す。また、位置カウント値Ｐは、吸気弁開閉装置１００の駆動に基づいて迅速に加減算する必要があるため、ＤＲＡＭ７２ｂに記憶される。
【００４２】
［ストロークカウント値Ｓ］
ストロークカウント値Ｓは、アクチュエータ６０を機械的下限位置に作動させたときの制御量を基準制御量とした同アクチュエータ６０の制御量の変更量、換言すれば最大リフト量の実際値を表す。すなわち、ストロークカウント値Ｓの初期設定として、アクチュエータ６０を機械的下限位置に作動させたとき、マイクロコンピュータ７０はストロークカウント値Ｓを「０」に設定する。マイクロコンピュータ７０は、位置カウント値Ｐをストロークカウント値Ｓに加算し、ストロークカウント値Ｓをこの加算された値に更新される。なお、機関停止が完了し、吸気弁開閉装置１００の駆動が停止されたときのストロークカウント値Ｓの最終値が次回機関運転の開始時の初期値Ｓｇとして学習されてＥＥＰＲＯＭ７２ｃに記憶される。
【００４３】
したがって、マイクロコンピュータ７０は、ＥＥＰＲＯＭ７２ｃに記憶された初期値ＳｇとＤＲＡＭ７２ｂに記憶された位置カウント値Ｐとに基づきストロークカウント値Ｓ、換言すれば最大リフト量の実際値を算出する。そして、マイクロコンピュータ７０は、アクチュエータ６０を駆動制御することにより、この実際値と機関運転状態に基づいて設定された制御目標値との乖離が小さくなるようにフィードバック制御する。これにより、吸気バルブ２０の最大リフト量を機関運転状態に適した値に変更し、内燃機関の燃費や出力の向上を図ることができるようになる。
【００４４】
ところで、位置センサＳ１，Ｓ２のセンサ特性の変化等により位置カウント値Ｐの検出値とその実際値との偏差が発生すると、ストロークカウント値Ｓの算出値とその実際値との偏差が発生し、上述した最大リフト量のフィードバック制御を正確に実行できなくなるおそれがある。
【００４５】
もっともこの場合には、以下の制御値学習処理を実行することによりこうした偏差による悪影響を抑えることができる。すなわち、例えば位置センサＳ１，Ｓ２のセンサ特性の変化が検出されたとき等、所定の学習条件が成立したときに、まずアクチュエータ６０をその機械的下限位置に作動させる。具体的には、先の図４に示されるように、出力軸６３のストッパ６３ｂがハウジング６０ａに当接するようにアクチュエータ６０を作動させた後に、アクチュエータ６０の作動慣性力及び上述したアクチュエータ６０の駆動力の反力により、ローラナット６５が方向Ｒに変位するとともにワッシャー６７が圧縮され、アクチュエータ６０の制御値はワッシャー６７の変形領域に進入する。そしてワッシャー６７が作動慣性力及び反力によりその圧縮限界状態まで圧縮され、アクチュエータ６０の作動が停止したときに算出されるアクチュエータ６０の制御値、すなわちストロークカウント値Ｓを機械的限界位置に対応する設計最小値に更新する。これにより、位置センサＳ１，Ｓ２のセンサ特性の変化が生じた場合であっても、位置センサＳ１，Ｓ２の出力に基づいて算出されるアクチュエータ６０の制御値と実際の制御値とを一致させることができる。
【００４６】
ただし、マイクロコンピュータ７０の給電回路において接触不良等が発生し、マイクロコンピュータ７０による最大リフト量の制御の一時的な停止、いわゆる瞬断が発生することがある。こうした瞬断が発生すると、マイクロコンピュータ７０によって制御されるアクチュエータ６０の作動が一時的に停止することとなる。ここで、例えば上述した制御値学習の実行中にアクチュエータ６０の制御値がワッシャー６７の変形領域に進入した後にマイクロコンピュータ７０による制御が瞬断すると、ワッシャー６７の圧縮量が相対的に大きい状態下でアクチュエータ６０の作動が停止することがある。そうすると、マイクロコンピュータ７０の制御が一時的な停止状態から復帰した後に、ローラナット６５を方向Ｆに変位させる作動慣性力が「０」になる。この場合には、アクチュエータ６０の駆動力に対する反力により、アクチュエータ６０がその機械的下限位置に到達する前に停止するおそれがある。このように、アクチュエータ６０が機械的下限位置に到達しない場合には、アクチュエータ６０の作動が停止したことに基づいてその機械的下限位置まで作動した旨の判断がなされ、アクチュエータ６０の制御値を実際の制御値とは異なる値に誤って更新してしまうこととなる。
【００４７】
そこで、本実施形態にかかる動弁系の制御装置では、以下に説明する処理を採用することによりこうした不都合を好適に抑制するようにしている。以下、図７，８のフローチャートを参照して制御値学習を実行する際の処理手順について詳細に説明する。
【００４８】
図７，８に示される一連の処理は、マイクロコンピュータ７０により所定の制御周期をもって繰り返し実行される。この処理ではまず、学習条件フラグＦｇが「オン」であるか否かを判断する（ステップＳ１０）。なお、この学習条件フラグＦｇは、その初期値が「オフ」であるが、例えば位置センサＳ１，Ｓ２のセンサ特性が変化したとき等、その所定の学習条件が成立したときに、この処理とは別の処理を通じて「オン」に設定される。
【００４９】
この学習条件フラグＦｇが「オフ」である場合には（ステップＳ１０：ＮＯ）、所定の学習条件が成立しない旨判断し、この一連の処理を一旦終了する。一方、学習条件フラグＦｇが「オン」である場合には（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、制御中断フラグＦｃが「オン」であるか否かを判断する（ステップＳ２０）。なお、この制御中断フラグＦｃは、前回の制御周期においてマイクロコンピュータ７０の給電回路の瞬断等により、マイクロコンピュータ７０による制御の一時的な停止が発生したか否かを表すフラグであり、こうした制御の一時的な停止が発生したときに、この処理とは別の処理を通じて「オフ」から「オン」に設定される。
【００５０】
この制御中断フラグＦｃが「オフ」である場合には（ステップＳ２０：ＮＯ）、制御の一時的な停止が発生していない旨判断し、制御値学習を実行する。
この制御値学習の処理ではまず、ＤＲＡＭ７２ｂに記憶された位置カウント値ＰとＥＥＰＲＯＭ７２ｃに記憶された初期値Ｓｇとに基づいてストロークカウント値Ｓを以下の式（１）に基づいて算出する（ステップＳ３０）。そして、更に以下の式（２）を通じてストロークカウント値の制御目標値Ｓｔを算出してアクチュエータの制御値のフィードバック制御を実行する（ステップＳ４０）。
【００５１】
Ｓ←Ｓｇ＋Ｐ        …（１）
Ｓｔ←Ｓ−Ｂ        …（２）
Ｂ：減量値
式（２）において、減量値Ｂは予め設定された正の値である。そのため、制御目標値Ｓｔはストロークカウント値Ｓよりも小さな値に設定され、アクチュエータ６０がその機械的下限位置に作動する。その結果、アクチュエータ６０の制御値が減少するとともに、位置カウント値Ｐが減少するようになる。
【００５２】
次に、位置カウント値Ｐの変化量に基づいて今回の制御周期におけるアクチュエータ６０の作動速度Ｖを算出するとともに、これと前回の制御周期における作動速度Ｖｚとに基づいて作動速度の変化速度、すなわちアクチュエータ６０の加速度Ｗを算出してＤＲＡＭ７２ｂに記憶する（ステップＳ５０）。そして、作動速度Ｖが閾値Ｖ０よりも小さいが否かを判断する（ステップＳ６０）。作動速度Ｖが閾値Ｖ０よりも大きい場合には、アクチュエータ６０が作動している旨判断し、先のステップＳ３０に戻り、制御値学習を継続して実行する。一方、作動速度Ｖが閾値Ｖ０よりも小さい場合には、アクチュエータ６０が機械的下限位置に到達した旨判断し、その時点のストロークカウント値ＳをＲＯＭ７２ａに記憶されたその下限位置に対応するストロークカウント値（本実施形態では「０」）に更新する（ステップＳ７０）。更新されたストロークカウント値Ｓと初期値Ｓｇとに基づき以下の式（３）を通じて位置カウント値Ｐを更新する（ステップＳ８０）。
【００５３】
Ｐ←Ｓ−Ｓｇ        …（３）
そして、学習条件フラグＦｇを「オフ」に設定し（ステップＳ９０）、この一連の処理を一旦終了する。
【００５４】
ところで、先のステップＳ２０において、制御中断フラグＦｃが「オン」である場合には（ステップＳ２０：ＹＥＳ）、今回の制御周期は制御が中断状態から復帰した直後の制御周期である旨判断し、こうした制御の中断に対応する処理を実行する。
【００５５】
この処理ではまず、制御の中断が発生する直前の周期にＤＲＡＭ７２ｂに記憶された加速度Ｗが判定値Ｗ０よりも小さいか否かを判断する（ステップＳ２１）。この判定値Ｗ０は、アクチュエータ６０がワッシャー６７の変形領域において機械的下限位置に作動するときの加速度Ｗの最大値であり、実験により検出されてＲＯＭ７２ａに予め記憶されている。ここで、加速度Ｗが判定値Ｗ０以上である場合には（ステップＳ２１：ＮＯ）、アクチュエータ６０がワッシャー６７の変形領域に進入していない旨判断し、制御値学習（ステップＳ３０〜Ｓ９０）を再開する。一方、加速度Ｗが判定値Ｗ０よりも小さい場合には（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、アクチュエータ６０がワッシャー６７の変形領域に進入している旨判断し、ＤＲＡＭ７２ｂに記憶された位置カウント値ＰとＥＥＰＲＯＭ７２ｃに記憶された初期値Ｓｇとに基づいてストロークカウント値Ｓを上式（１）に基づいて算出する（ステップＳ２２）。そして、以下の式（４）を通じてストロークカウント値の制御目標値Ｓｔを算出してアクチュエータ６０の制御値のフィードバック制御を実行する（ステップＳ２３）。
【００５６】
Ｓｔ←Ｓ−Ｉ        …（４）
Ｉ：変位量
式（４）において、変位量Ｉは、アクチュエータ６０の駆動力の反力によりワッシャー６７が圧縮され始めてから圧縮限界状態まで圧縮される間に、ストロークカウント値Ｓの変化量、すなわちワッシャー６７の変形領域の幅よりも大きい値に設定される。
【００５７】
アクチュエータ６０の制御値を上式（４）に基づいて設定された制御目標値Ｓｔに制御した後、換言すればアクチュエータ６０が確実にワッシャー６７の変形領域以外に作動させた後に、制御中断フラグＦｃを「オフ」に設定し（ステップＳ２４）、制御値学習（ステップＳ３０〜Ｓ９０）を再開する。
【００５８】
以下、図９を参照して上述した制御値学習処理についてその一具体例を説明する。図９は、アクチュエータ６０の制御値の時間的な推移を示すタイミングチャートである。
図９に示されるように、時刻Ｔ１において、マイクロコンピュータ７０の給電回路の瞬断等が発生していない通常の制御中に所定の学習条件が成立すると（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、制御値学習が実行され（ステップＳ３０〜Ｓ５０）、アクチュエータ６０がその機械的下限位置に作動するとともに、同アクチュエータ６０の制御値が減少するようになる。
【００５９】
時刻Ｔ２において、マイクロコンピュータ７０の給電回路の瞬断等が発生すると、マイクロコンピュータ７０による制御が一時的に停止し、アクチュエータ６０の作動が一時的に停止する。そして時刻Ｔ３において、マイクロコンピュータ７０による制御が一時的な停止状態から復帰したときにアクチュエータ６０がワッシャー６７の変形領域に進入している旨が判断されると（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、その制御の中断に対応する処理が実行され（ステップＳ２２〜Ｓ２４）、アクチュエータ６０がその機械的下限位置の反対側に駆動される。
【００６０】
時刻Ｔ４において、アクチュエータ６０の変位量がワッシャー６７の変形領域の幅よりも大きい値に設定された変位量Ｉになると、制御値学習が再開される。なお、図９に示されるように、このように制御値学習が再開された場合には、アクチュエータ６０が所定の作動慣性力をもって先の停止位置まで作動するようになる。
【００６１】
以上説明した実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）制御値学習の実行中にアクチュエータ６０が一時的に停止したときに、アクチュエータ６０を機械的限界位置の反対側に作動させるようにした。これにより、例えば制御値学習処理の実行中にアクチュエータ６０の制御値がワッシャー６７の変形領域に進入した後に同アクチュエータ６０が一時的に停止した場合に、ワッシャー６７によるアクチュエータ６０の作動に対する反力を一旦低下させることができる。そして、ワッシャー６７の反力が相対的に小さい状態下で制御値学習を再開し、アクチュエータ６０を機械的限界位置に作動させると、アクチュエータ６０が所定の作動慣性力をもって先の停止位置まで作動することができる。これにより、例えばアクチュエータ６０をその停止位置から直接に制御値学習を再開する場合、換言すれば作動慣性力が「０」である状態下でそのアクチュエータ６０を機械的限界位置に作動させる場合と比較して、アクチュエータ６０を機械的限界位置に作動させやすくなる。したがって、制御値学習の実行中にアクチュエータ６０がその変形領域内で一時的に停止した場合にあっても、アクチュエータ６０の作動慣性力の低下に起因して、アクチュエータ６０が機械的限界位置に到達しないことを抑制することができる。その結果、アクチュエータ６０の作動状態によって制御値を誤って更新することを抑制することができるようになる。
【００６２】
（２）変位量Ｉをワッシャー６７の変形領域の幅よりも大きい値に設定するようにした。そのため、アクチュエータ６０を確実にワッシャー６７の変形領域外に作動させることができる。これにより、ワッシャー６７によるアクチュエータ６０の作動に対する反力が「０」である位置にアクチュエータ６０を作動させてから制御学習を再開するため、アクチュエータ６０の作動慣性力の低下に起因して、アクチュエータ６０が機械的限界位置に到達しないことを効果的に抑制することができる。
【００６３】
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上記実施形態では、変位量Ｉをワッシャー６７の変形領域の幅よりも大きい値に設定するようにしているが、例えばアクチュエータ６０が変形領域内の所定の位置から作動し始めてもその機械的下限位置に作動できる場合には、必ずしも変位量Ｉを変形領域の幅よりも大きい値に設定しなくてもよい。
【００６４】
・上記実施形態では、アクチュエータ６０を機械的下限位置に作動させてストロークカウント値Ｓの算出値をその下限位置に対応するストロークカウント値に更新する動弁系の制御装置に本発明を適用する場合について例示した。これに限らず、例えばアクチュエータ６０をその機械的上限位置まで作動させる際にアクチュエータ６０の作動に対する反力を生じさせるワッシャーが設けられ、所定の学習条件が成立したときに、アクチュエータ６０を機械的上限位置に作動させてストロークカウント値Ｓの算出値をその上限位置に対応するストロークカウント値に更新する動弁系の制御装置においても、基本的に同様の態様をもって本発明を適用することができる。
【００６５】
・上記実施形態では、吸気バルブ２０の最大リフト量をフィードバック制御する内燃機関の動弁系に本発明を適用する場合について例示したが、排気バルブ１０の最大リフト量をフィードバック制御する動弁系においても、基本的に同様の態様をもって本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】この発明の一実施形態にかかる内燃機関の動弁系についてその一部断面構造を示す断面図。
【図２】同実施形態にかかる内燃機関の動弁系についてその配設態様を示す平面図。
【図３】同実施形態の仲介駆動機構についてその内部構造を示す破断斜視図。
【図４】同実施形態のコントロールシャフト、アクチュエータ及びマイクロコンピュータを示す部分断面図。
【図５】（ａ）〜（ｈ）同実施形態の各センサの出力波形及び各カウントのカウント値が推移するパターン変化を示すタイミングチャート。
【図６】（ａ），（ｂ）同実施形態の各センサの出力信号と電気角カウント及び位置カウントとの関係を示す図。
【図７】同実施形態の制御装置によるＬｏ端学習についてその処理手順を示すフローチャート。
【図８】同実施形態の制御装置によるＬｏ端学習についてその処理手順を示すフローチャート。
【図９】同実施形態のアクチュエータの制御値の時間的な推移を示すタイミングチャート。
【符号の説明】
【００６７】
Ｃ…コイル、Ｓ１，Ｓ２…位置センサ、Ｄ１〜Ｄ３…電気角センサ、２…シリンダヘッド、１０…排気バルブ、１１…バルブスプリング、１２…ラッシュアジャスタ、１３…ロッカーアーム、１３ａ…ローラ、１４…排気カムシャフト、１５…カム、１６…リテーナ、２０…吸気バルブ、２１…バルブスプリング、２２…ラッシュアジャスタ、２３…ロッカーアーム、２３ａ…ローラ、２４…吸気カムシャフト、２５…カム、２６…リテーナ、５０…仲介駆動機構、５１…入力部、５１ａ…ローラ、５１ｈ…ヘリカルスプライン、５２…出力部、５２ｈ…ヘリカルスプライン、５３…支持パイプ、５３ａ…長孔、５４…コントロールシャフト、５５…スライダギア、５５ａ…ヘリカルスプライン、５５ｂ…ヘリカルスプライン、５５ｃ…溝、５６…ブッシュ、５６ａ…貫通孔、５７…係止ピン、６０…電動式アクチュエータ、６０ａ…ハウジング、６０ｂ，６０ｃ…突起、６１…モータ、６１ａ…ステータ、６１ｂ…ロータ、６２……遊星ギヤ機構、６３…出力軸、６３ａ，６３ｂ…ストッパ、６４…遊星ギヤ、６５…ローラナット、６５ａ，６５ｂ…ストッパ、６６…ベアリング、６６ａ…外輪、６６ｂ，６６ｃ…内輪、６６ｄ，６６ｅ…玉、６７…ワッシャー、６８…連結部材、７０…マイクロコンピュータ、７１…中央演算処理装置（ＣＰＵ）、７２ａ…不揮発性メモリ（ＲＯＭ）、７２ｂ…揮発性メモリ（ＤＲＡＭ）、７２ｃ…不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、７４…アクセルセンサ、７５…クランク角センサ、９０…排気動弁装置、１００…吸気動弁装置。
【図１】
2008291790.tif 000003
【図２】
2008291790.tif 000004
【図３】
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【図４】
2008291790.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2008291790.tif 000009
【図８】
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【図９】
2008291790.tif 000011