(57)【要約】【課題】可変動弁機構付き内燃機関の制御装置に関し、吸気系の動弁機構における製造誤差や組立誤差或いは経年変化の影響を受けることなく、高い精度で吸入空気量を制御できるようにする。【解決手段】電動機の負荷の変化から吸気バルブのリフト開始或いは終了を検出し（Ｆ１０２，Ｆ１０４，Ｆ１０６）、吸気バルブのリフト開始或いは終了時点における電動機の軸角度を測定する（Ｆ１０８，Ｆ１１０，Ｆ１１２，Ｆ１３２，Ｆ１２０，Ｆ１３８）。そして、吸気バルブのリフト開始或いは終了時点における電動機の軸角度とカムプロフィール設計値とから電動機の回転に対する吸気バルブのリフト特性に関するデータを算出する（Ｆ１３０，Ｆ１３４，Ｆ１３６，Ｆ１４０，Ｆ１４２，Ｆ１４４）。得られたリフト特性データは、理想のリフト特性を前提として設定されているモータの制御ルールの修正に使用する。【選択図】図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気バルブをリフトさせるためのカムを電動機によって回転させる可変動弁機構付き内燃機関の制御装置であって、
前記カムのカムプロフィールの設計値を記憶した記憶手段と、
前記電動機の負荷を監視する監視手段と、
前記電動機の負荷の変化から前記吸気バルブのリフト開始或いは終了を検出し、前記吸気バルブのリフト開始或いは終了時点における前記電動機の軸角度を測定する測定手段と、
前記吸気バルブのリフト開始或いは終了時点における前記電動機の軸角度と前記カムプロフィール設計値とから前記電動機の回転に対する前記吸気バルブのリフト特性に関するデータを算出するリフト特性データ演算手段と、
気筒内に吸入される空気量を調整する吸入空気量調整手段と、
理想のリフト特性を前提として設定された所定の制御ルールに従って前記吸入空気量調整手段の動作を制御する制御手段と、
前記リフト特性データに基づいて前記制御ルールを修正する修正手段と、
を備えることを特徴とする可変動弁機構付き内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記吸入空気量調整手段は、気筒毎に吸入空気量を調整する手段であり、
前記修正手段は、気筒毎に前記制御ルールを修正することを特徴とする請求項１記載の可変動弁機構付き内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記吸入空気量調整手段は、前記電動機により前記カムの回転速度及び／又は回転方向を変化させることで前記吸気バルブの作用角及び／又はリフト量を変更する手段であることを特徴とする請求項１又は２記載の可変動弁機構付き内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記吸入空気量調整手段は、吸気通路に設けられたスロットルの開度を変更する手段であることを特徴とする請求項１又は２記載の可変動弁機構付き内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記測定手段は、前記電動機を正回転させたときの前記吸気バルブのリフト開始時点における前記電動機の軸角度（以下、正回転時リフト開始角度）と、前記電動機を逆回転させたときの前記吸気バルブのリフト開始時点における前記電動機の軸角度（以下、逆回転時リフト開始角度）とを測定し、
前記リフト特性データ演算手段は、前記正回転時リフト開始角度と前記逆回転時リフト開始角度と前記カムプロフィール設計値とから前記リフト特性データを算出することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の可変動弁機構付き内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記制御ルールの修正後において気筒間のトルクのばらつきを検出する気筒間ばらつき検出手段と、
気筒間のトルクばらつきが検出された場合には、気筒間のトルクばらつきの程度を示す物理量に基づいて吸入空気量以外のトルクに関係する制御パラメータの値を補正する制御パラメータ補正手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の可変動弁機構付き内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記制御パラメータは、気筒毎の燃料噴射量であることを特徴とする請求項６記載の可変動弁機構付き内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記制御パラメータは、気筒毎の点火時期であることを特徴とする請求項６記載の可変動弁機構付き内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記気筒間ばらつき検出手段は、筒内圧を気筒毎に測定する手段を含み、気筒間の筒内圧差から気筒間のトルクばらつきを検出することを特徴とする請求項６乃至８の何れか１項に記載の可変動弁機構付き内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
前記気筒間ばらつき検出手段は、前記内燃機関の回転速度を測定する手段を含み、前記内燃機関の回転速度の変動から気筒間のトルクばらつきを検出することを特徴とする請求項６乃至８の何れか１項に記載の可変動弁機構付き内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
前記気筒間ばらつき検出手段は、排気マニホールドの下流における排気ガスの空燃比を測定する手段を含み、排気ガスの空燃比の変動から気筒間のトルクばらつきを検出することを特徴とする請求項６乃至８の何れか１項に記載の可変動弁機構付き内燃機関の制御装置。
【請求項１２】
吸気バルブまたは排気バルブをリフトさせるためのカムを電動機によって回転させる可変動弁機構付き内燃機関の制御装置であって、
前記カムのカムプロフィールの設計値を記憶した記憶手段と、
前記電動機の負荷を監視する監視手段と、
前記電動機の負荷の変化から前記バルブのリフト開始或いは終了を検出し、前記バルブのリフト開始或いは終了時点における前記電動機の軸角度を測定する測定手段と、
前記バルブのリフト開始或いは終了時点における前記電動機の軸角度と前記カムプロフィール設計値とから前記電動機の回転に対する前記バルブのリフト特性に関するデータを算出するリフト特性データ演算手段と、
理想のリフト特性を前提として設定された所定の制御ルールに従って前記電動機の動作を制御する制御手段と、
前記リフト特性データに基づいて前記制御ルールを修正する修正手段と、
を備えることを特徴とする可変動弁機構付き内燃機関の制御装置。
【請求項１３】
前記測定手段は、前記電動機を正回転させたときの前記吸気バルブのリフト開始時点における前記電動機の軸角度（以下、正回転時リフト開始角度）と、前記電動機を逆回転させたときの前記吸気バルブのリフト開始時点における前記電動機の軸角度（以下、逆回転時リフト開始角度）とを測定し、
前記リフト特性データ演算手段は、前記正回転時リフト開始角度と前記逆回転時リフト開始角度と前記カムプロフィール設計値とから前記リフト特性データを算出することを特徴とする請求項１２記載の可変動弁機構付き内燃機関の制御装置。
【請求項１４】
前記正回転時リフト開始角度と前記逆回転時リフト開始角度と前記カムプロフィール設計値とから、前記カムの実際のカムプロフィールに関するデータを計算するカムプロフィールデータ演算手段と、
前記カムプロフィールデータが所定の警告条件を満たす場合に警告信号を出力する警告手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１３記載の可変動弁機構付き内燃機関の制御装置。
【請求項１５】
前記電動機は、その軸角度と目標軸角度との偏差から決まるトルク指令値に応じた電力が供給されるように構成され、
前記監視手段は、前記トルク指令値を前記電動機の負荷として監視することを特徴とする請求項１２乃至１４の何れか１項に記載の可変動弁機構付き内燃機関の制御装置。
【請求項１６】
吸気バルブまたは排気バルブをリフトさせるためのカムを電動機によって回転させる可変動弁機構付き内燃機関の制御装置であって、
前記電動機の負荷を監視する監視手段と、
前記電動機の正回転時において前記電動機の負荷の変化から前記バルブのリフト開始を検出し、その時点での前記電動機の軸角度（以下、正回転時リフト開始角度）を測定する第１の測定手段と、
前記電動機の逆回転時において前記電動機の負荷の変化から前記バルブのリフト開始を検出し、その時点での前記電動機の軸角度（以下、逆回転時リフト開始角度）を測定する第２の測定手段と、
前記正回転時リフト開始角度と前記逆回転時リフト開始角度との中央値を求め、前記中央値から前記カムのノーズ角度を算出するノーズ角度算出手段と、
前記電動機の実際の軸角度と目標軸角度との偏差に応じた電力を前記電動機に供給する制御手段と、
前記カムのノーズ角度が理想のリフト特性を実現するためのノーズ角度に対してずれている場合には、前記ノーズ角度のずれ量に応じた補正量を前記バルブのリフト開始前において目標軸角度に加算し、前記補正量を前記バルブのリフト開始後において目標軸角度から減算する目標軸角度修正手段と、
を備えることを特徴とする可変動弁機構付き内燃機関の制御装置。
【請求項１７】
吸気バルブまたは排気バルブをリフトさせるためのカムを電動機によって回転させる可変動弁機構付き内燃機関において、前記カムのノーズ角度を測定する方法であって、
前記電動機を正回転させ、前記電動機の負荷の変化から前記バルブのリフト開始を検出し、その時点での前記電動機の軸角度（以下、正回転時リフト開始角度）を測定する工程と、
前記電動機を逆回転させ、前記電動機の負荷の変化から前記バルブのリフト開始を検出し、その時点での前記電動機の軸角度（以下、逆回転時リフト開始角度）を測定する工程と、
前記正回転時リフト開始角度と前記逆回転時リフト開始角度との中央値を求め、前記中央値から前記カムのノーズ角度を算出する工程と、
を含むことを特徴とする可変動弁機構付き内燃機関におけるカムノーズ角度測定方法。
【請求項１８】
吸気バルブまたは排気バルブをリフトさせるためのカムを電動機によって回転させる可変動弁機構付き内燃機関において、前記カムのノーズ角度を測定する方法であって、
前記バルブがリフト状態となる所定の軸角度まで前記電動機を回転させ、そのときの前記電動機の負荷を測定する工程と、
前記カムのノーズ角度と前記所定の軸角度での前記電動機の負荷との関係を予め用意しておき、測定した負荷を前記関係に当てはめることで前記カムのノーズ角度を求める工程と、
を含むことを特徴とする可変動弁機構付き内燃機関におけるカムノーズ角度測定方法。
【請求項１９】
吸気バルブまたは排気バルブをリフトさせるためのカムを電動機によって回転させる可変動弁機構付き内燃機関において、前記カムのノーズ角度を測定する方法であって、
前記カムを前記バルブがリフト状態にはない所定の軸角度を基準にして所定方向に所定の揺動角度（第１の揺動角度）だけ揺動させ、そのときの前記バルブのリフト量に相関する所定の物理量の値（以下、指標値）を測定する工程と、
前記カムを前記所定軸角度から１８０度反転させる工程と、
前記カムを前記の１８０度反転軸角度を基準にして前記所定方向とは逆方向に揺動させ、その揺動角度を変化させながら、前記所定物理量の値が前記指標値に一致する揺動角度（第２の揺動角度）を求める工程と、
前記第１の揺動角度と前記第２の揺動角度との差から前記カムのノーズ角度を算出する工程と、
を含むことを特徴とする可変動弁機構付き内燃機関におけるカムノーズ角度測定方法。
【請求項２０】
吸気バルブまたは排気バルブをリフトさせるためのカムを電動機によって回転させる可変動弁機構付き内燃機関において、前記カムの前記バルブのリフタに対するクリアランス量を測定する方法であって、
前記電動機を回転させ、前記電動機の負荷の変化から前記バルブのリフト開始或いは終了を検出し、その時点での前記電動機の軸角度を測定する工程（以下、軸角度測定工程）と、
前記バルブのリフト開始或いは終了時点における前記電動機の軸角度と前記カムのカムプロフィールの設計値とから前記バルブのリフト開始或いは終了時点での前記カムのカム高さを求め、前記カム高さを前記カムのクリアランス量として算出する工程（以下、クリアランス量算出工程）と、
を含むことを特徴とする可変動弁機構付き内燃機関におけるカムクリアランス量測定方法。
【請求項２１】
前記軸角度測定工程は、前記電動機を正回転させ、前記電動機の負荷の変化から前記バルブのリフト開始を検出し、その時点での前記電動機の軸角度（以下、正回転時リフト開始角度）を測定する工程と、前記電動機を逆回転させ、前記電動機の負荷の変化から前記バルブのリフト開始を検出し、その時点での前記電動機の軸角度（以下、逆回転時リフト開始角度）を測定する工程とを含み、
前記クリアランス量算出工程は、前記正回転時リフト開始角度と前記カムプロフィール設計値とから前記カムのクリアランス量を算出する工程と、前記逆回転時リフト開始角度と前記カムプロフィール設計値とから前記カムのクリアランス量を算出する工程とを含むことを特徴とする請求項２０記載の可変動弁機構付き内燃機関におけるカムクリアランス量測定方法。
【請求項２２】
請求項１７乃至１９の何れか１項に記載の方法で前記カムのノーズ角度を測定する工程と、
測定したノーズ角度を用いて前記カムプロフィール設計値を補正する工程とをさらに含み、
前記カムプロフィール設計値の補正後に、前記軸角度測定工程と前記クリアランス量算出工程とを実行することを特徴とする請求項２０又は２１記載の可変動弁機構付き内燃機関におけるカムクリアランス量測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バルブをリフトさせるためのカムを電動機によって回転させる可変動弁機構付き内燃機関の制御装置に関する。また、そのような可変動弁機構付き内燃機関において、カムのノーズ角度やクリアランス量を測定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
吸気バルブのリフタと吸気バルブを駆動するカムとの間には、クリアランスが設けられている。このクリアランスは、部品の加工精度や組立精度に起因して気筒毎に大きさのばらつきがある。クリアランスが小さい気筒では、吸気バルブの作用角やリフト量が大きくなるので、吸入空気量が多くなる。逆に、クリアランスが大きい気筒では、吸気弁の作用角やリフト量が小さくなるので、吸入空気量が少なくなる。つまり、気筒間でのクリアランスのばらつきは吸入空気量のばらつきを生じさせることとなり、ひいては、気筒間に燃焼状態のばらつきを発生させることになる。したがって、全気筒の燃焼状態の均一化を図るためには、クリアランスのばらつきが吸入空気量に与える影響を排除することが必要である。
【０００３】
上記のような課題を解決するための手段としては、従来、例えば特開２００６−２２０１０８号公報に開示された技術が知られている。この特許文献に開示された技術は、カムを電動機によって回転させる可変動弁機構付きの内燃機関に関する技術であり、吸気バルブのリフト量や開閉タイミングを高い自由度で可変にすることができる。ここに開示された技術では、カムとバルブリフタ間のクリアランス量に基づいて、気筒毎に吸気バルブのリフト量や開閉タイミングを制御するようになっている。この技術によれば、吸気バルブのリフト量や開閉タイミングを制御することで、吸入空気量を気筒毎に調整することができるので、気筒間にクリアランスのばらつきがある場合であっても、全気筒の燃焼状態を均一にすることが可能になる。
【特許文献１】特開２００６−２２０１０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の特許文献に開示された技術では、吸気バルブのリフト量や作用角を制御する上での基礎となるクリアランス量は、内燃機関の製造工程（組立工程）において予め測定しておくこととなっている。クリアランス量の測定には、従来、隙間ゲージなどの測定器具が用いられている。測定で得られたデータに基づいて制御用のマップが作成されてＥＣＵに記憶される。
【０００５】
しかしながら、クリアランスはバルブフェースやバルブシートが磨耗すると小さくなり、一方、タペットやバルブステムなどが磨耗すると大きくなる。つまり、内燃機関の運転に伴う経年変化によって、実際の各気筒のクリアランス量と組立時に計測した値との間にはずれが生じる可能性がある。したがって、吸入空気量の制御を高い精度で行うためには、カムのクリアランス量のような吸気バルブのリフト特性に関するデータは、内燃機関の組立後においても取得可能であることが望ましい。
【０００６】
また、上記特許文献ではカムのクリアランス量に着目しているが、吸入空気量に影響する動弁系の製造誤差や組立誤差はそれだけではない。カムのノーズ角度のずれ、つまり、カムシャフトが所定の基準角度にあるときにカムノーズが位置しているべき角度と実際の角度とのずれも吸入空気量に影響する。カムのノーズ角度がずれると、吸気バルブのリフト開始タイミングやリフト終了タイミングにずれが生じてしまうためである。したがって、カムのノーズ角度も、内燃機関の組立後において取得可能であることが望ましいリフト特性データと言える。これらのリフト特性データを内燃機関の組立後において精確に取得することができれば、それに基づいてカムを駆動する電動機の動作を制御することで、製造誤差や組立誤差或いは経年変化の影響を排除して、理想とする吸気バルブのリフト特性を実現することが可能と考えられる。
【０００７】
また、リフト特性データを内燃機関の組立後において取得可能とすることの必要性は、吸気バルブだけでなく排気バルブにも共通する課題でもある。排気バルブの開閉タイミングや吸排気バルブ間のオーバーラップには、排気バルブに係るカムのクリアランス量やノーズ角度が大きく影響する。これらのリフト特性データを内燃機関の組立後において精確に取得することができれば、それに基づいてカムを駆動する電動機の動作を制御することで、製造誤差や組立誤差或いは経年変化の影響を排除して、理想とする排気バルブのリフト特性を実現することが可能と考えられる。
【０００８】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、吸気系の動弁機構における製造誤差や組立誤差或いは経年変化の影響を受けることなく、高い精度で吸入空気量を制御できるようにした可変動弁機構付き内燃機関の制御装置を提供することを第１の目的とする。
【０００９】
また、本発明は、動弁機構における製造誤差や組立誤差或いは経年変化の影響を受けることなく、理想とするリフト特性を実現することを可能にした可変動弁機構付き内燃機関の制御装置を提供することを第２の目的とする。
【００１０】
また、本発明は、可変動弁機構付き内燃機関において、内燃機関の組立後においてもカムのノーズ角度を高い精度で測定することが可能なカムノーズ角度測定方法を提供することを第３の目的とする。
【００１１】
また、本発明は、可変動弁機構付き内燃機関において、内燃機関の組立後においてもカムのクリアランス量を高い精度で測定することが可能なカムクリアランス量測定方法を提供することを第４の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
第１の発明は、上記の第１の目的を達成するため、
吸気バルブをリフトさせるためのカムを電動機によって回転させる可変動弁機構付き内燃機関の制御装置であって、
前記カムのカムプロフィールの設計値を記憶した記憶手段と、
前記電動機の負荷を監視する監視手段と、
前記電動機の負荷の変化から前記吸気バルブのリフト開始或いは終了を検出し、前記吸気バルブのリフト開始或いは終了時点における前記電動機の軸角度を測定する測定手段と、
前記吸気バルブのリフト開始或いは終了時点における前記電動機の軸角度と前記カムプロフィール設計値とから前記電動機の回転に対する前記吸気バルブのリフト特性に関するデータを算出するリフト特性データ演算手段と、
気筒内に吸入される空気量を調整する吸入空気量調整手段と、
理想のリフト特性を前提として設定された所定の制御ルールに従って前記吸入空気量調整手段の動作を制御する制御手段と、
前記リフト特性データに基づいて前記制御ルールを修正する修正手段と、
を備えることを特徴としている。
【００１３】
第２の発明は、第１の発明において、
前記吸入空気量調整手段は、気筒毎に吸入空気量を調整する手段であり、
前記修正手段は、気筒毎に前記制御ルールを修正することを特徴としている。
【００１４】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記吸入空気量調整手段は、前記電動機により前記カムの回転速度及び／又は回転方向を変化させることで前記吸気バルブの作用角及び／又はリフト量を変更する手段であることを特徴としている。
【００１５】
第４の発明は、第１又は第２の発明において、
前記吸入空気量調整手段は、吸気通路に設けられたスロットルの開度を変更する手段であることを特徴としている。
【００１６】
第５の発明は、第１乃至第４の何れか１つの発明において、
前記測定手段は、前記電動機を正回転させたときの前記吸気バルブのリフト開始時点における前記電動機の軸角度（以下、正回転時リフト開始角度）と、前記電動機を逆回転させたときの前記吸気バルブのリフト開始時点における前記電動機の軸角度（以下、逆回転時リフト開始角度）とを測定し、
前記リフト特性データ演算手段は、前記正回転時リフト開始角度と前記逆回転時リフト開始角度と前記カムプロフィール設計値とから前記リフト特性データを算出することを特徴としている。
【００１７】
第６の発明は、第１乃至第５の何れか１つの発明において、
前記制御ルールの修正後において気筒間のトルクのばらつきを検出する気筒間ばらつき検出手段と、
気筒間のトルクばらつきが検出された場合には、気筒間のトルクばらつきの程度を示す物理量に基づいて吸入空気量以外のトルクに関係する制御パラメータの値を補正する制御パラメータ補正手段と、
をさらに備えることを特徴としている。
【００１８】
第７の発明は、第６の発明において、
前記制御パラメータは、気筒毎の燃料噴射量であることを特徴としている。
【００１９】
第８の発明は、第６の発明において、
前記制御パラメータは、気筒毎の点火時期であることを特徴としている。
【００２０】
第９の発明は、第６乃至第８の何れか１つの発明において、
前記気筒間ばらつき検出手段は、筒内圧を気筒毎に測定する手段を含み、気筒間の筒内圧差から気筒間のトルクばらつきを検出することを特徴としている。
【００２１】
第１０の発明は、第６乃至第８の何れか１つの発明において、
前記気筒間ばらつき検出手段は、前記内燃機関の回転速度を測定する手段を含み、前記内燃機関の回転速度の変動から気筒間のトルクばらつきを検出することを特徴としている。
【００２２】
第１１の発明は、第６乃至第８の何れか１つの発明において、
前記気筒間ばらつき検出手段は、排気マニホールドの下流における排気ガスの空燃比を測定する手段を含み、排気ガスの空燃比の変動から気筒間のトルクばらつきを検出することを特徴としている。
【００２３】
また、第１２の発明は、上記の第２の目的を達成するため、
吸気バルブまたは排気バルブをリフトさせるためのカムを電動機によって回転させる可変動弁機構付き内燃機関の制御装置であって、
前記カムのカムプロフィールの設計値を記憶した記憶手段と、
前記電動機の負荷を監視する監視手段と、
前記電動機の負荷の変化から前記バルブのリフト開始或いは終了を検出し、前記バルブのリフト開始或いは終了時点における前記電動機の軸角度を測定する測定手段と、
前記バルブのリフト開始或いは終了時点における前記電動機の軸角度と前記カムプロフィール設計値とから前記電動機の回転に対する前記バルブのリフト特性に関するデータを算出するリフト特性データ演算手段と、
理想のリフト特性を前提として設定された所定の制御ルールに従って前記電動機の動作を制御する制御手段と、
前記リフト特性データに基づいて前記制御ルールを修正する修正手段と、
を備えることを特徴としている。
【００２４】
第１３の発明は、第１２の発明において、
前記測定手段は、前記電動機を正回転させたときの前記吸気バルブのリフト開始時点における前記電動機の軸角度（以下、正回転時リフト開始角度）と、前記電動機を逆回転させたときの前記吸気バルブのリフト開始時点における前記電動機の軸角度（以下、逆回転時リフト開始角度）とを測定し、
前記リフト特性データ演算手段は、前記正回転時リフト開始角度と前記逆回転時リフト開始角度と前記カムプロフィール設計値とから前記リフト特性データを算出することを特徴としている。
【００２５】
第１４の発明は、第１３の発明において、
前記正回転時リフト開始角度と前記逆回転時リフト開始角度と前記カムプロフィール設計値とから、前記カムの実際のカムプロフィールに関するデータを計算するカムプロフィールデータ演算手段と、
前記カムプロフィールデータが所定の警告条件を満たす場合に警告信号を出力する警告手段と、
をさらに備えることを特徴としている。
【００２６】
第１５の発明は、第１２乃至第１４の何れか１つの発明において、
前記電動機は、その軸角度と目標軸角度との偏差から決まるトルク指令値に応じた電力が供給されるように構成され、
前記監視手段は、前記トルク指令値を前記電動機の負荷として監視することを特徴としている。
【００２７】
また、第１６の発明は、上記の第２の目的を達成するため、
吸気バルブまたは排気バルブをリフトさせるためのカムを電動機によって回転させる可変動弁機構付き内燃機関の制御装置であって、
前記電動機の負荷を監視する監視手段と、
前記電動機の正回転時において前記電動機の負荷の変化から前記バルブのリフト開始を検出し、その時点での前記電動機の軸角度（以下、正回転時リフト開始角度）を測定する第１の測定手段と、
前記電動機の逆回転時において前記電動機の負荷の変化から前記バルブのリフト開始を検出し、その時点での前記電動機の軸角度（以下、逆回転時リフト開始角度）を測定する第２の測定手段と、
前記正回転時リフト開始角度と前記逆回転時リフト開始角度との中央値を求め、前記中央値から前記カムのノーズ角度を算出するノーズ角度算出手段と、
前記電動機の実際の軸角度と目標軸角度との偏差に応じた電力を前記電動機に供給する制御手段と、
前記カムのノーズ角度が理想のリフト特性を実現するためのノーズ角度に対してずれている場合には、前記ノーズ角度のずれ量に応じた補正量を前記バルブのリフト開始前において目標軸角度に加算し、前記補正量を前記バルブのリフト開始後において目標軸角度から減算する目標軸角度修正手段と、
を備えることを特徴としている。
【００２８】
また、第１７の発明は、上記の第３の目的を達成するため、
吸気バルブまたは排気バルブをリフトさせるためのカムを電動機によって回転させる可変動弁機構付き内燃機関において、前記カムのノーズ角度を測定する方法であって、
前記電動機を正回転させ、前記電動機の負荷の変化から前記バルブのリフト開始を検出し、その時点での前記電動機の軸角度（以下、正回転時リフト開始角度）を測定する工程と、
前記電動機を逆回転させ、前記電動機の負荷の変化から前記バルブのリフト開始を検出し、その時点での前記電動機の軸角度（以下、逆回転時リフト開始角度）を測定する工程と、
前記正回転時リフト開始角度と前記逆回転時リフト開始角度との中央値を求め、前記中央値から前記カムのノーズ角度を算出する工程と、
を含むことを特徴としている。
【００２９】
また、第１８の発明は、上記の第３の目的を達成するため、
吸気バルブまたは排気バルブをリフトさせるためのカムを電動機によって回転させる可変動弁機構付き内燃機関において、前記カムのノーズ角度を測定する方法であって、
前記バルブがリフト状態となる所定の軸角度まで前記電動機を回転させ、そのときの前記電動機の負荷を測定する工程と、
前記カムのノーズ角度と前記所定の軸角度での前記電動機の負荷との関係を予め用意しておき、測定した負荷を前記関係に当てはめることで前記カムのノーズ角度を求める工程と、
を含むことを特徴としている。
【００３０】
また、第１９の発明は、上記の第３の目的を達成するため、
吸気バルブまたは排気バルブをリフトさせるためのカムを電動機によって回転させる可変動弁機構付き内燃機関において、前記カムのノーズ角度を測定する方法であって、
前記カムを前記バルブがリフト状態にはない所定の軸角度を基準にして所定方向に所定の揺動角度（第１の揺動角度）だけ揺動させ、そのときの前記バルブのリフト量に相関する所定の物理量の値（以下、指標値）を測定する工程と、
前記カムを前記所定軸角度から１８０度反転させる工程と、
前記カムを前記の１８０度反転軸角度を基準にして前記所定方向とは逆方向に揺動させ、その揺動角度を変化させながら、前記所定物理量の値が前記指標値に一致する揺動角度（第２の揺動角度）を求める工程と、
前記第１の揺動角度と前記第２の揺動角度との差から前記カムのノーズ角度を算出する工程と、
を含むことを特徴としている。
【００３１】
また、第２０の発明は、上記の第４の目的を達成するため、
吸気バルブまたは排気バルブをリフトさせるためのカムを電動機によって回転させる可変動弁機構付き内燃機関において、前記カムの前記バルブのリフタに対するクリアランス量を測定する方法であって、
前記電動機を回転させ、前記電動機の負荷の変化から前記バルブのリフト開始或いは終了を検出し、その時点での前記電動機の軸角度を測定する工程（以下、軸角度測定工程）と、
前記バルブのリフト開始或いは終了時点における前記電動機の軸角度と前記カムのカムプロフィールの設計値とから前記バルブのリフト開始或いは終了時点での前記カムのカム高さを求め、前記カム高さを前記カムのクリアランス量として算出する工程（以下、クリアランス量算出工程）と、
を含むことを特徴としている。
【００３２】
第２１の発明は、第２０の発明において、
前記軸角度測定工程は、前記電動機を正回転させ、前記電動機の負荷の変化から前記バルブのリフト開始を検出し、その時点での前記電動機の軸角度（以下、正回転時リフト開始角度）を測定する工程と、前記電動機を逆回転させ、前記電動機の負荷の変化から前記バルブのリフト開始を検出し、その時点での前記電動機の軸角度（以下、逆回転時リフト開始角度）を測定する工程とを含み、
前記クリアランス量算出工程は、前記正回転時リフト開始角度と前記カムプロフィール設計値とから前記カムのクリアランス量を算出する工程と、前記逆回転時リフト開始角度と前記カムプロフィール設計値とから前記カムのクリアランス量を算出する工程とを含むことを特徴としている。
【００３３】
第２２の発明は、第２０又は第２１の発明において、
第１７乃至第１９の何れか１つの発明にかかる方法で前記カムのノーズ角度を測定する工程と、
測定したノーズ角度を用いて前記カムプロフィール設計値を補正する工程とをさらに含み、
前記カムプロフィール設計値の補正後に、前記軸角度測定工程と前記クリアランス量算出工程とを実行することを特徴としている。
【発明の効果】
【００３４】
第１の発明によれば、吸気バルブのリフト開始或いは終了時点における電動機の軸角度と、カムのカムプロフィールの設計値とを用いることで、電動機の回転に対する吸気バルブのリフト特性に関するデータを内燃機関の運転を行いながら取得することができる。電動機のリフト開始或いは終了角度とカムプロフィール設計値とから算出可能なリフト特性データとしては、具体的には、カムのノーズ角度やカムのバルブのリフタに対するクリアランス量が挙げられる。そして、第１の発明によれば、吸入空気量調整手段の動作を制御するための制御ルールを吸気バルブの実際のリフト特性に関するデータに基づいて修正することにより、吸気系の動弁機構における製造誤差や組立誤差或いは経年変化によって吸気バルブの実際のリフト特性と理想のリフト特性との間にずれが生じている場合であっても、高い精度で吸入空気量を制御することが可能になる。
【００３５】
第２の発明によれば、吸入空気量調整手段の動作を制御するための制御ルールを気筒毎に修正することで、気筒間での吸入空気量のばらつきを抑えることができる。
【００３６】
第３の発明によれば、電動機によりカムの回転速度及び／又は回転方向を変化させることで、吸気バルブの作用角及び／又はリフト量を変化させることができ、吸気バルブのリフト動作を理想のリフト特性において得られるリフト動作に近づけることが可能になる。
【００３７】
第４の発明によれば、吸気バルブの実際のリフト特性と理想のリフト特性とのずれが吸入空気量に与える影響を、スロットルの開度を変更することによって吸収することができる。
【００３８】
第５の発明によれば、リフト特性データの計算に使用する電動機の軸角度として正回転時リフト開始角度と逆回転時リフト開始角度とを用いることで、吸気バルブのリフト特性をより精確に推定することができる。前記の逆回転時リフト開始角度は電動機を正回転させたときのリフト終了時点における電動機の軸角度に等しい。しかし、リフト終了時点ではリフタのジャンピングやバネ力の変動の影響を受けるため、電動機の負荷の変化はリフト終了時点よりもリフト開始時点のほうが明確である。したがって、吸気バルブのリフト特性を推定するためのデータとしてはリフト開始角度のほうがより高精度であり、しかも、正回転時リフト開始角度と逆回転時リフト開始角度の２つのデータを用いることで、より精確に吸気バルブのリフト特性を推定することが可能になる。
【００３９】
第６の発明によれば、前記の制御ルールをリフト特性データに基づいて修正した後も気筒間にトルクばらつきが有る場合には、気筒間のトルクばらつきの程度を示す物理量に基づいて吸入空気量以外のトルクに関係する制御パラメータの値を補正することで、気筒間のトルクばらつきを抑えることができる。
【００４０】
第７の発明によれば、前記の制御ルールの補正によって気筒間の吸入空気量のばらつきを抑えつつ、さらに気筒毎の燃料噴射量を補正することによって、気筒間のトルクばらつきを抑えることができる。
【００４１】
第８の発明によれば、前記の制御ルールの補正によって気筒間の吸入空気量のばらつきを抑えつつ、さらに気筒毎の点火時期を補正することによって、気筒間のトルクばらつきを抑えることができる。
【００４２】
第９の発明によれば、気筒間の筒内圧差から気筒間のトルクばらつきを検出することができる。
【００４３】
第１０の発明によれば、内燃機関の回転速度の変動から気筒間のトルクばらつきを検出することができる。
【００４４】
第１１の発明によれば、排気マニホールドの下流における排気ガスの空燃比の変動から気筒間のトルクばらつきを検出することができる。
【００４５】
第１２の発明によれば、バルブ（吸気バルブまたは排気バルブ）のリフト開始或いは終了時点における電動機の軸角度と、カムのカムプロフィールの設計値とを用いることで、電動機の回転に対するバルブのリフト特性に関するデータを内燃機関の運転を行いながら取得することができる。電動機のリフト開始或いは終了角度とカムプロフィール設計値とから算出可能なリフト特性データとしては、具体的には、カムのノーズ角度やカムのバルブのリフタに対するクリアランス量が挙げられる。そして、第１２の発明によれば、電動機の動作を制御するための制御ルールをバルブの実際のリフト特性に関するデータに基づいて修正することにより、動弁機構における製造誤差や組立誤差或いは経年変化によらず、バルブのリフト動作を理想のリフト特性において得られるリフト動作に近づけることが可能になる。
【００４６】
第１３の発明によれば、リフト特性データの計算に使用する電動機の軸角度として正回転時リフト開始角度と逆回転時リフト開始角度とを用いることで、バルブのリフト特性をより精確に推定することができる。前記の逆回転時リフト開始角度は電動機を正回転させたときのリフト終了時点における電動機の軸角度に等しい。しかし、リフタのジャンピングやバネ力の変動の影響により、電動機の負荷の変化はリフト終了時点よりもリフト開始時点のほうが明確である。したがって、バルブのリフト特性を推定するためのデータとしてはリフト開始角度のほうがより高精度であり、しかも、正回転時リフト開始角度と逆回転時リフト開始角度の２つのデータを用いることで、より精確にバルブのリフト特性を推定することが可能になる。
【００４７】
第１４の発明によれば、電動機の正逆回転時の各リフト開始角度とカムプロフィール設計値とから実際のカムプロフィールを推定することで、カムの変形や磨耗をオンボードのまま検出することができる。そして、カムの変形や磨耗が認められる場合には警告信号によってカムの交換を促すことができる。
【００４８】
第１５の発明によれば、電動機の軸角度と目標軸角度との偏差からトルク指令値が決定され、そのトルク指令値に応じた電力が電動機に供給される場合に、トルク指令値をそのまま電動機の負荷として監視することで、処理の重い計算ロジックや負荷の監視のための装置の追加を不要にすることができる。
【００４９】
第１６の発明によれば、電動機の正回転時リフト開始角度と逆回転時リフト開始角度とを測定し、それらの中央値を求めることで、カムのノーズ角度を精確に算出することができる。なお、逆回転時リフト開始角度は電動機を正回転させたときのリフト終了時点における電動機の軸角度に等しい。しかし、リフタのジャンピングやバネ力の変動の影響により、電動機の負荷の変化はリフト終了時点よりもリフト開始時点のほうが明確である。したがって、カムのノーズ角度を算出するためのデータとしてはリフト開始角度のほうがより高精度と言える。そして、第１６の発明によれば、カムのノーズ角度が理想のノーズ角度に対してずれている場合には、ノーズ角度のずれ量に応じた補正量をバルブのリフト開始前において目標軸角度に加算することで、電動機の位相を変化させてノーズ角度のずれを補正することができる。また、バルブのリフト開始後には前記の補正量を目標軸角度から減算することで、電動機の位相を元に戻すことができる。これによれば、電動機が複数のカムを駆動している場合に、他のカムには影響を及ぼすことなく対象カムのノーズ角度のずれを補正することができる。
【００５０】
第１７の発明によれば、内燃機関の組立後においてもカムのノーズ角度を高い精度で測定することができる。電動機の正回転時リフト開始角度と逆回転時リフト開始角度とを測定し、それらの中央値を求めることは、内燃機関の組立後においても可能だからである。また、この測定方法によれば、測定器具を用いた測定は不要であるため、測定のための工数を削減することができる。
【００５１】
第１８の発明によれば、内燃機関の組立後においてもカムのノーズ角度を高い精度で測定することができる。バルブがリフト状態となる所定の軸角度まで電動機を回転させ、そのときの電動機の負荷を測定し、測定した負荷を予め用意しておいたノーズ角度と所定軸角度での負荷との関係に当てはめることは、内燃機関の組立後においても可能だからである。また、この測定方法によれば、測定器具を用いた測定は不要であるため、測定のための工数を削減することができる。
【００５２】
第１９の発明によれば、内燃機関の組立後においてもカムのノーズ角度を高い精度で測定することができる。バルブのリフト量に相関する所定の物理量の値を一致させるという条件において、カムの正回転側を用いてバルブをリフトさせる場合のカムの揺動角度と、カムの逆回転側を用いてバルブをリフトさせる場合のカムの揺動角度とをそれぞれ測定し、それらの差を求めることは、内燃機関の組立後においても可能だからである。また、この測定方法によれば、測定器具を用いた測定は不要であるため、測定のための工数を削減することができる。
【００５３】
第２０の発明によれば、内燃機関の組立後においてもカムのクリアランス量を高い精度で測定することができる。電動機を回転させ、その負荷の変化からバルブのリフト開始或いは終了を検出し、その時点での電動機の軸角度とカムプロフィール設計値とからバルブのリフト開始或いは終了時点でのカムのカム高さを求めることは、内燃機関の組立後においても可能だからである。また、この測定方法によれば、測定器具を用いた測定は不要であるため、測定のための工数を削減することができる。
【００５４】
第２１の発明によれば、クリアランス量の計算に使用する電動機の軸角度として正回転時リフト開始角度と逆回転時リフト開始角度とを用いることで、クリアランス量をより精確に求めることができる。前記の逆回転時リフト開始角度は電動機を正回転させたときのリフト終了時点における電動機の軸角度に等しい。しかし、リフタのジャンピングやバネ力の変動の影響により、電動機の負荷の変化はリフト終了時点よりもリフト開始時点のほうが明確である。したがって、クリアランス量を計算するためのデータとしてはリフト開始角度のほうがより高精度であり、しかも、正回転時リフト開始角度と逆回転時リフト開始角度の２つのデータからそれぞれクリアランス量を求めることで、クリアランス量のダブルチェックが可能になる。
【００５５】
第２２の発明によれば、第１７乃至第１９の何れか１つの発明にかかる方法で前記カムのノーズ角度を測定し、その結果に基づいてカムプロフィール設計値を補正した後、前記の測定方法でクリアランス量の測定を行うことで、クリアランス量をより高い精度で測定することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５６】
実施の形態１．
以下、図１乃至図２０を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。
【００５７】
［可変動弁機構の構成］
図１は、本発明の実施の形態１の内燃機関にかかる可変動弁機構の構成を示す斜視図である。図１に示す可変動弁機構１０は、内燃機関１の吸気バルブや排気バルブを駆動するための装置である。ここでは、内燃機関１は、直列４気筒型エンジンとして構成されているものとする。図１において、＃１〜＃４は、それぞれ内燃機関１の第１気筒〜第４気筒を表している。内燃機関１における爆発順序は、一般的な内燃機関と同様に、＃１→＃３→＃４→＃２であるものとする。なお、本実施形態では、可変動弁機構１０が各気筒の吸気バルブを駆動する装置として機能するものとし、図１においては排気バルブ側の構成についてはその図示を省略している。
【００５８】
図１に示す内燃機関１は、２つのバルブ１２を気筒毎に備えている。バルブ１２には、それぞれバルブシャフト１４が固定されている。バルブシャフト１４の上端部には、バルブリフタ１６が取り付けられている。バルブシャフト１４には、図示しないバルブスプリングの付勢力が作用しており、バルブ１２は、その付勢力によって閉弁方向に付勢されている。
【００５９】
それぞれのバルブリフタ１６の上部には、対応するカム５０，５２，５４又は５６が配置されている。図１に示すように、ここでは、＃１気筒に配置されたバルブリフタ１６に対応するカムを、カム５０と称し、＃２気筒に配置されたバルブリフタ１６に対応するカムを、カム５２と称し、＃３気筒に配置されたバルブリフタ１６に対応するカムを、カム５４と称し、＃４気筒に配置されたバルブリフタ１６に対応するカムを、カム５６と称してそれぞれ区別している。
【００６０】
＃１気筒に対応するカム５０と＃４気筒に対応するカム５６は、カムシャフト２２に固定されている。＃２気筒に対応するカム５２と＃４気筒に対応するカム５４は、カムシャフト２２とは互いに回転可能であって、かつ、当該カムシャフト２２と同軸上に配置されたカムシャフト２４に固定されている。つまり、図１に示す構成では、爆発時期が３６０°CAだけ異なる気筒毎にカムシャフトが共用されている。そして、それらのカムシャフト、すなわち、＃１及び＃４気筒に対応するカムシャフト２２と、＃２及び＃３気筒に対応するカムシャフト２４とは、互いに独立して周方向に回転動作又は揺動動作が可能となるように構成されている。なお、カムシャフト２２及びカムシャフト２４は、図示しないシリンダヘッド等の支持部材によって回転可能に支持されている。
【００６１】
一方のカムシャフト２２には、第１のドリブンギヤ２６が同軸上に固定されている。第１のドリブンギヤ２６には、第１の出力ギヤ２８が噛み合わされている。第１の出力ギヤ２８は、第１の電動機（以下、単にモータという）３０の出力軸と同軸上に固定されている。第１のモータ３０は、三相交流電流の供給を受けて回転する交流モータである。このような構成によれば、第１のモータ３０のトルクを、これらのギヤ２６及び２８を介してカムシャフト２２に伝達することができる。
【００６２】
他方のカムシャフト２４には、第２のドリブンギヤ３２が同軸上に固定されている。第２のドリブンギヤ３２には、中間ギヤ３４を介して、第２の出力ギヤ３６が噛み合わされている。第２の出力ギヤ３６は、第２の電動機（以下、単にモータという）３８の出力軸と同軸上に固定されている。第２のモータ３８は、三相交流電流の供給を受けて回転する交流モータである。このような構成によれば、第２のモータ３８のトルクを、これらのギヤ３２，３４及び３６を介してカムシャフト２４に伝達することができる。
【００６３】
図２は、図１に示すカムシャフト２２の詳細な構成を説明するために、カムシャフト２２をその軸方向から見た図である。上述したように、カムシャフト２２には、＃１気筒用のカム５０と＃４気筒用のカム５６とが固定されている。図２に示すように、２つのカム５０，５６は、それぞれのカムノーズ５０ａ，５６ａがカムシャフト２２の周方向に互いに１８０°ずれるようにして配置されている。
【００６４】
図２に示すように、カム５０は、その基礎円部からカムノーズ５０ａに至る２つのランプ部５０ｂ，５０ｃを有している。ここでは、カムシャフト２２の正回転時に先にバルブリフタ１６に当たる側、つまり、バルブ１２（＃１）を開弁させる側のランプ部を、開き側ランプ部５０ｂと称し、後にバルブリフタ１６に当たる側、つまり、バルブ１２を閉弁させる側のランプ部を、閉じ側ランプ部５０ｃと称す。同様に、カム５６のバルブ１２（＃４）を開弁させる側のランプ部は、開き側ランプ部５６ｂと称し、バルブ１２を閉弁させる側のランプ部は、閉じ側ランプ部５６ｃと称す。
【００６５】
２つのカム５０，５６は、同形状であり、カム中心とカムノーズを通る直線に関し対称形のカム形状を有している。図３は、＃１気筒用のカム５０のカムプロフィールを示す図である。図３では、横軸がカムの周方向位置（角度）を示し、縦軸がカムリフト量（カム基礎円に対するリフト面の高さ）を示している。また、図３では、カム中心とカムノーズ５０ａを結ぶ直線を縦軸としてカムプロフィールを示している。図３において、縦軸に対して左側は開き側ランプ部５０ｂのカムプロフィールを示し、縦軸に対して右側は閉じ側ランプ部５０ｃのカムプロフィールを示している。カム５０はカム中心とカムノーズ５０ａを通る直線に関し対称形であるので、図３に示すように、開き側ランプ部５０ｂのカムプロフィールと、閉じ側ランプ部５０ｃのカムプロフィールとは、縦軸に関して左右対称となる。図示は省略するが、＃４気筒用のカム５６のカムプロフィールも、＃１気筒用のカム５０と同様、図３に示すようなカムプロフィールとなっている。
【００６６】
なお、ここでは、その詳細な説明を省略するが、＃２気筒と＃３気筒に対応するカムシャフト２４においても、＃２気筒用のカム５２と＃３気筒用のカム５４とは、１８０°ずれるようにして配置されている。また、これらのカム５２，５４は、＃１気筒用のカム５０や＃４気筒用のカム５６と同形状であり、カム中心とカムノーズを通る直線に関し対称形のカム形状を有している。
【００６７】
図４は、可変動弁機構１０の動作を制御する制御システムの概略図である。図４では、可変動弁機構１０のアクチュエータである２つのモータ３０，３８のうち、第１のモータ３０にかかる制御システムを示している。第２のモータ３８もこれと同様の制御システムによって制御されている。この制御システムでは、モータ３０を駆動するための指令は、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)１００からドライバ４０に発せられる。ドライバ４０は、ＥＣＵ１００の指令信号を電流（三相交流電流）に変換してモータ３０に供給する。
【００６８】
ＥＣＵ１００は、モータ３０の目標軸角度と実際のモータ軸角度との偏差を計算し、その値に基づいてドライバ４０への指令値を計算する。モータ目標軸角度は、予め定められている制御ルールに従って決定される。制御ルールは、モータ目標軸角度とクランク角度との関係を規定するルールであり、内燃機関の運転モードに応じて複数用意されている。実際のモータ軸角度は、モータ３０に取り付けられている角度センサ（例えば、エンコーダ）４２によって計測される。モータ目標軸角度と実際のモータ軸角度との間に差が生じている場合、その差を解消するにはモータ３０の回転を速めたり遅らせたりすればよい。モータ３０の回転速度はトルクによって決まることから、前記の偏差に応じてモータ３０のトルクを変化させれば、実際のモータ軸角度をモータ目標軸角度に追従させることができる。ＥＣＵ１００は、モータ目標軸角度と実際のモータ軸角度との偏差からモータ３０が出力すべきトルクの値を計算し、それをトルク指令値としてドライバ４０に出力している。
【００６９】
［可変動弁機構の基本動作］
次に、可変動弁機構１０の基本的な動作について説明する。ここでは、第１のモータ３０によりカム５０，５６を駆動する場合を例に挙げて説明する。
【００７０】
図１に示す構成によれば、モータ３０の回転を制御してクランクシャフトに対するカムシャフト２２の位相を相対的に変化させることで、＃１気筒及び＃４気筒のバルブ１２の作用角やリフト量を様々に変化させることができる。例えば、バルブ１２の作用角を小さくしたい場合には、バルブ１２の開弁期間中にモータ３０の回転速度を基本回転速度より速くすればよい。ただし、開弁期間中に回転速度を速くした分、閉弁期間中には回転速度を基本回転速度よりも遅くして、カムシャフト２２の回転周期とクランクシャフトの回転周期との比が２対１からずれないようにする。また、開弁期間中にモータ３０の回転速度を基本速度より遅くし、その分、閉弁期間中に回転速度を基本速度より速くすることとすれば、作用角を大きくすることができる。
【００７１】
バルブ１２のリフト量の変更は、モータ３０の駆動方向を正回転方向と逆回転方向に交互に切り替えるような制御ルールが選択されている場合に実現できる。モータ３０の駆動方向を正回転方向と逆回転方向に交互に切り替えることで、カム５０，５６を周期的に揺動させることができる。これによれば、図２において、＃１気筒用のカム５０はその閉じ側ランプ部５０ｃのみを用い、＃４気筒用のカム５６はその開き側ランプ部５６ｂのみを用いてバルブ１２をリフト動作させることが可能となる。このように各カム５０，５６の一方の側のランプ部５０ｃ，５６ｂのみを用いてバルブ１２をリフト動作させることで、モータ３０を一方向に回転させてカム５０，５６全体を用いる場合よりも小さいリフト量でバルブ１２をリフト動作させることができる。その際、カム５０，５６の揺動角度を適宜に変更することで、各ランプ部５０ｃ，５６ｂの使用範囲を変更することができ、ひいては、バルブ１２のリフト量を変更することができる。また、カム５０，５６を揺動動作させる際に、モータ３０の駆動速度を適当に調整することにより、リフト量のみならず作用角も変更することができる。
【００７２】
以上説明した動作は、第２のモータ３８によりカム５２，５４を駆動する場合にもあてはまる。所定の制御ルールにしたがって第２のモータ３８の動作を制御し、カム５２，５４の回転速度や回転方向を制御することで、＃２気筒及び＃３気筒のバルブ１２の作用角やリフト量を様々に変化させることができる。
【００７３】
［製造或いは組立誤差が可変動弁機構の動作に与える影響］
前述のモータ３０の制御ルールは、モータ３０の回転に対して吸気バルブ１２が理想のリフト特性で動作することを前提として決められている。しかし、理想のリフト特性は、吸気バルブ１２にかかる動弁機構が設計どおりの精度で製造され、且つ、設計どおりの精度で組み立てられている場合に実現されるものである。現実には、動弁機構には製造誤差や組立誤差が存在しており、それらが吸気バルブ１２のリフト特性に少なからぬ影響を与えている。
【００７４】
吸気バルブ１２のリフト特性に影響する動弁機構の製造誤差や組立誤差としては、カムのノーズ角度とクリアランス量とが代表的である。これらについて図５を参照して説明する。図５は、動弁機構においてカムがどのように組み付けられているかを詳細に示す図である。図５は、＃１気筒用のカム５０を示しているが、その他の気筒に関してもこれと同様の構成になっている。
【００７５】
ノーズ角度とは、モータ３０が所定の基準角度で停止したときにカム中心とカムノーズ５０ａを通る直線が基準角度線に対してなす角度である。動弁機構が設計どおりの精度で製造及び組み立てられている場合には、カムノーズ５０ａは基準角度線上に位置するようになっている。すなわち、ノーズ角度はゼロとなる。ノーズ角度のずれは、カム５０のカムシャフト２２上での成形位置のずれ、若しくは、カムシャフト２２のモータ３０に対する組み付け角度のずれにより発生する。
【００７６】
また、クリアランス量とは、カム５０の基礎円とバルブリフタ１６の間に形成されるクリアランスの大きさである。カム５０の基礎円とバルブリフタ１６とは非接触であり、カム５０の回転に伴ってそのランプ部５０ｂ，５０ｃがバルブリフタ１６に接触し、バルブスプリング１８の付勢力に抗してバルブリフタ１６を押し下げるようになっている。動弁機構が設計どおりの精度で製造及び組み立てられている場合には、クリアランス量も所定の設計値となる。しかし、製造誤差や組立誤差が存在する場合には、クリアランス量が設計値よりも大きくなったり、逆に小さくなったりする可能性がある。
【００７７】
図６は、カム５０のノーズ角度のずれがバルブ１２のリフト特性に与える影響を示す図である。図６は横軸にクランク角度を取り、縦軸にバルブ１２のリフト量をとっている。ここでは、クリアランス量は設計値どおりであるものとする。図６において破線で示すリフト曲線は、動弁機構が設計どおりの精度で製造及び組み立てられている場合のリフト曲線、すなわち、理想のリフト特性を示すリフト曲線である。しかし、ノーズ角度にずれがある場合、例えば、図５に示すようにカムノーズ５０ａが進角側（カム５０の回転方向の下流側）にずれている場合には、バルブ１２は実線で示すリフト曲線で動作してしまう。つまり、バルブ１２は理想よりも早いタイミングで開閉してしまう。逆にカムノーズ５０ａが遅角側にずれている場合には、バルブ１２は理想よりも遅いタイミングで開閉することになる。
【００７８】
図７は、カム５０のクリアランス量のずれがバルブ１２のリフト特性に与える影響を示す図である。図７は横軸にクランク角度を取り、縦軸にバルブ１２のリフト量をとっている。ここでは、ノーズ角度にはずれがないものとする。図７において破線で示すリフト曲線は、動弁機構が設計どおりの精度で製造及び組み立てられている場合のリフト曲線、すなわち、理想のリフト特性を示すリフト曲線である。しかし、クリアランス量にずれがある場合、例えば、クリアランス量が設計値よりも小さい場合には、バルブ１２は実線で示すリフト曲線で動作してしまう。つまり、バルブ１２のリフト量及び作用角が理想よりも大きくなってしまう。これは、カムリフト量（図３参照）からクリアランス量を引いた値が、バルブ１２のリフト量となるからである。逆にクリアランス量が設計値よりも大きい場合には、バルブ１２のリフト量及び作用角は理想よりも小さくなる。
【００７９】
このように、カム５０のノーズ角度はバルブ１２の開閉タイミングに影響し、クリアランス量はバルブ１２のリフト量及び作用角に影響する。このため、モータ３０を所定の制御ルールにしたがって制御したとしても、カム５０のノーズ角度やクリアランス量にずれがある状況では、設計どおりにバルブ１２をリフト動作させることはできない。これは、＃１気筒以外の他の気筒に関しても同様であり、カム５２，５４，５６のノーズ角度やクリアランス量のずれがバルブ１２のリフト動作に与える影響は大きい。気筒間でバルブ（吸気バルブ）１２のリフト動作にばらつきがあると、気筒間に吸入空気量のずれを招くことになる。
【００８０】
［実施の形態１の特徴］
以上のことから明らかなように、可変動弁機構１０を用いた精確な吸入空気量の制御のためには、カム５０，５２，５４，５６のノーズ角度やクリアランス量のずれへの対策が重要となる。そのような対策としては、ノーズ角度やクリアランス量のずれに基づいてモータ３０，３８の制御ルールを修正することが有効と考えられる。ただし、そのためには、先ずは、各カム５０，５２，５４，５６のノーズ角度の精確な測定が必要であり、また、各カム５０，５２，５４，５６のクリアランス量の精確な測定が必要となる。
【００８１】
１．カムノーズ角度の測定
本実施の形態の内燃機関には、その組立後においてカム５０，５２，５４，５６のノーズ角度を測定するための機能が付与されている。ノーズ角度の測定はＥＣＵ１００による可変動弁機構１０の制御を通して行われる。図８は、ＥＣＵ１００がカム５０，５２，５４，５６のノーズ角度を測定する装置として機能する場合において、ＥＣＵ１００の内部の構成を複数の機能で表現したブロック図である。ここでは、ＥＣＵ１００が有する各機能について、＃１気筒用のカム５０のノーズ角度を測定する場合を例にとって説明する。
【００８２】
ＥＣＵ１００は、角度センサ４２から出力されているモータ３０の軸角度に関する信号を読み込んでいる（機能Ｆ１０８）。また、角度センサ４２から出力されている信号からモータ３０の回転方向を判定している（機能Ｆ１１０）。さらに、ＥＣＵ１００は、ドライバ４０に出力するトルク指令値を監視している（機能Ｆ１０２）。
【００８３】
前述のように、ＥＣＵ１００がドライバ４０に指示したトルク指令値はドライバ４０で三相交流電流に変換される。そして、トルク指令値に応じた三相交流電流がドライバ４０からモータ３０に供給されている。したがって、トルク指令値を監視することで、間接的にモータ３０の負荷を監視することができる。なお、モータ３０の負荷は、三相交流電流の電流実効値から求めることも可能である。しかし、電流実効値の計算のためには、処理の重い計算ロジックを実行する必要があり、ＥＣＵ１００の計算負荷を増大させてしまう。その点、モータ３０の負荷としてトルク指令値を監視することにすれば、重い計算ロジックの追加を不要にすることができる。
【００８４】
ＥＣＵ１００は、トルク指令値を監視してその変動を判定している（機能Ｆ１０４）。トルク指令値をクランク角度によって二階微分した値の大きさが基準値を超えたとき、トルク指令値に変動があったものと判定される。トルク指令値の変動が判定されたときには、判定信号としてフラグが立てられる（機能Ｆ１０６）。図９及び図１０には、クランク角度に対するトルク指示値の変化とフラグとの関係について具体例が示されている。
【００８５】
図９は、モータ３０が正回転の場合のトルク指示値の変化とモータ軸角度の変化とをバルブリフト量の変化と合わせて示している。図１０は、モータ３０が逆回転の場合のトルク指示値の変化とモータ軸角度の変化とをバルブリフト量の変化と合わせて示している。これらの図から分かるように、正逆何れの回転の場合でも、前記のフラグが立つのはバルブ１２のリフト開始時点付近、バルブ１２が開いている途中、バルブ１２が閉じている途中、そして、バルブ１２のリフト終了時点付近である。このうち着目すべき時点はリフト開始時点とリフト終了時点であるが、リフト開始時点には明確に一本のフラグが立つのに対し、リフト終了時点の付近では複数のフラグが立ってしまっている。これは、リフト終了時点ではバルブリフタ１６のジャンピングやバルブスプリング１８のバネ力の変動が発生し、それらがモータ３０の負荷を変動させてしまうためである。したがって、トルク指令値の変動を示すフラグからは、リフト終了時点よりもリフト開始時点のほうがより高い精度で判定することができる。
【００８６】
ＥＣＵ１００は、フラグが立った時点でのモータ３０の軸角度を読み込み、それが所定の軸角度範囲内か否か判定する（機能Ｆ１１２或いは機能Ｆ１２０）。前記の所定範囲はバルブ１２のリフト開始の可能性があるモータ軸角度の範囲である。この所定範囲は、モータ３０の回転が正回転の場合の判定（機能Ｆ１１２）と、逆回転の場合の判定（機能Ｆ１２０）とでは、別々に設定されている。カムノーズ角度にずれがあると、リフト開始時点でのモータ軸角度にも設計値に対するずれが生じる。したがって、リフト開始時点に対応してフラグが立つ位置（モータ軸角度）にはばらつきがある。しかし、Ｆ１０６の処理ではリフト開始時点も含めて複数のフラグが立つものの、それらフラグ間の角度差に比較して上記のばらつきの範囲は極めて狭く、モータ軸角度の範囲を所定範囲に絞って監視することで、リフト開始時点に対応するフラグを他のフラグと区別することができる。図９及び図１０では、リフト開始時点に対応するフラグのみ黒い棒線で表し、他のフラグは白い棒線で表している。
【００８７】
カムノーズ角度を測定する場合、ＥＣＵ１００は、まず、一定の回転速度でモータ３０を正回転させる。そして、モータ軸角度が前記の所定範囲内にあるときにフラグが立ったら、その時点での角度センサ４２の信号を検出する（機能Ｆ１１４）。これにより、モータ３０の回転が正回転の場合のリフト開始時点、すなわち、カム５０がリフタ１６を押した瞬間のモータ軸角度を測定することができる。図９には、フラグの立ったタイミングからモータ軸角度を特定する方法についての具体例を図示している。モータ軸角度を特定した後（機能Ｆ１１６）、モータ３０とカムシャフト２２との間の減速比によってモータ軸角度をカム角度に換算する。これにより、モータ３０が正回転の場合のリフト開始角度、つまり、リフト開始時のカム角度が算出される（機能Ｆ１１８）。ＥＣＵ１００は、モータ３０を正回転させてリフト開始角度の算出にかかる一連の処理を複数回実行し、得られた複数のデータの平均値を正回転時のリフト開始角度として決定する。
【００８８】
ＥＣＵ１００は、次に、一定の回転速度でモータ３０を逆回転させる。そして、モータ軸角度が前記の所定範囲内にあるときにフラグが立ったら、その時点での角度センサ４２の信号を検出する（機能Ｆ１２２）。これにより、モータ３０の回転が逆回転の場合のリフト開始時点、すなわち、カム５０がリフタ１６を押した瞬間のモータ軸角度を測定することができる。図１０には、フラグの立ったタイミングからモータ軸角度を特定する方法についての具体例を図示している。モータ軸角度を特定した後（機能Ｆ１２４）、モータ３０とカムシャフト２２との間の減速比によってモータ軸角度をカム角度に換算する。これにより、モータ３０が逆回転の場合のリフト開始角度、つまり、リフト開始時のカム角度が算出される（機能Ｆ１２６）。ＥＣＵ１００は、モータ３０を逆回転させてリフト開始角度の算出にかかる一連の処理を複数回実行し、得られた複数のデータの平均値を逆回転時のリフト開始角度として決定する。
【００８９】
ＥＣＵ１００は、上記の各処理によって正回転時リフト開始角度と逆回転時リフト開始角度のそれぞれが決定されたら、それらの中央値を計算する。この計算によってカム５０のノーズ角度を求めることができる。そして、計算で得られたカムノーズ角度と理想のカムノーズ角度との差を算出することで、カムノーズ角度のずれ量を特定することができる（以上、機能Ｆ１２８）。
【００９０】
上記の方法によるカムノーズ角度の測定は、内燃機関の車両への搭載前、内燃機関の品質検査の一環として実施することができる。また、上記の方法によればオンボードのままカムノーズ角度を測定できることから、内燃機関の車両への搭載後、後述する吸入空気量制御にかかる制御ルールの修正用データの取得に利用することもできる。
【００９１】
２．カムクリアランス量の測定
本実施の形態の内燃機関には、その組立後においてカム５０，５２，５４，５６のクリアランス量を測定するための機能も付与されている。クリアランス量の測定はＥＣＵ１００による可変動弁機構１０の制御を通して行われる。図１１は、ＥＣＵ１００がカム５０，５２，５４，５６のクリアランス量を測定する装置として機能する場合において、ＥＣＵ１００の内部の構成を複数の機能で表現したブロック図である。ここでは、ＥＣＵ１００が有する各機能について、＃１気筒用のカム５０のクリアランス量を測定する場合を例にとって説明する。なお、図１１において、ＥＣＵ１００がノーズ角度を測定する装置として機能する場合と共通する機能については、同一の番号を付している。
【００９２】
ＥＣＵ１００は、内蔵するメモリにカム５０のプロフィールの設計値を記憶している（機能Ｆ１３０）。カムプロフィール設計値は、例えば図３に示すように、カム角度に対するカムリフト量の対応表としてマップ化されている。リフト開始時のカム角度が特定されれば、カム５０のクリアランス量はこのマップを用いて求めることができる。リフト開始角度とはカム５０がリフタ１６を押した瞬間のカム角度であり、そのときのカムリフト量がカム５０とリフタ１６との間のクリアランス量に等しいからである。
【００９３】
ＥＣＵ１００は、角度センサ４２から出力されているモータ３０の軸角度に関する信号を読み込んでいる（機能Ｆ１０８）。また、角度センサ４２から出力されている信号からモータ３０の回転方向を判定している（機能Ｆ１１０）。さらに、ＥＣＵ１００は、ドライバ４０に出力するトルク指令値を監視し（機能Ｆ１０２）、その変動を判定している（機能Ｆ１０４）。トルク指令値をクランク角度によって二階微分した値の大きさが基準値を超えたとき、トルク指令値に変動があったものと判定される。トルク指令値の変動が判定されたときには、判定信号としてフラグが立てられる（機能Ｆ１０６）。ＥＣＵ１００は、フラグが立った時点でのモータ３０の軸角度を読み込み、それが所定の軸角度範囲内か否か判定する（機能Ｆ１１２或いは機能Ｆ１２０）。
【００９４】
クリアランス量を測定する場合、ＥＣＵ１００は、まず、一定の回転速度でモータ３０を正回転させる。そして、モータ軸角度が前記の所定範囲内にあるときにフラグが立ったら、その時点での角度センサ４２の信号を検出することで、カム５０がリフタ１６を押した瞬間のモータ軸角度を測定する（機能Ｆ１３２）。ＥＣＵ１００は、モータ３０とカムシャフト２２との間の減速比を用いた換算により、カム５０がリフタ１６を押した瞬間のモータ軸角度からリフト開始角度を算出する。そして、メモリからカムプロフィールマップを読み込み、計算したリフト開始角度をマップに対応させてカム５０のクリアランス量を特定する（機能Ｆ１３４）。図１２には、マップを用いてリフト開始角度からクリアランス量を特定する方法についての具体例を図示している。ＥＣＵ１００は、モータ３０を正回転させてクリアランス量の算出にかかる一連の処理を複数回実行し、得られた複数のデータの平均値をカム５０の正回転時クリアランス量として決定する（機能Ｆ１３６）。
【００９５】
ＥＣＵ１００は、次に、一定の回転速度でモータ３０を逆回転させる。そして、モータ軸角度が前記の所定範囲内にあるときにフラグが立ったら、その時点での角度センサ４２の信号を検出することで、カム５０がリフタ１６を押した瞬間のモータ軸角度を測定する（機能Ｆ１３８）。ＥＣＵ１００は、モータ３０とカムシャフト２２との間の減速比を用いた換算により、カム５０がリフタ１６を押した瞬間のモータ軸角度からリフト開始角度を算出する。そして、メモリからカムプロフィールマップを読み込み、計算したリフト開始角度をマップに対応させてカム５０のクリアランス量を特定する（機能Ｆ１４０）。ＥＣＵ１００は、モータ３０を逆回転させてクリアランス量の算出にかかる一連の処理を複数回実行し、得られた複数のデータの平均値をカム５０の逆回転時クリアランス量として決定する（機能Ｆ１４２）。
【００９６】
ＥＣＵ１００は、上記の各処理によって正回転時クリアランス量と逆回転時クリアランス量のそれぞれが決定されたら、それら２つの値を比較する（機能Ｆ１４４）。比較の結果、図１２に示すように２つの値が一致する場合、或いはその差が所定の許容誤差範囲であれば、それらの値の中央値をカム５０のクリアランス量として決定する。
【００９７】
なお、説明したクリアランス量の測定方法は、カムノーズ角度にずれがないことを前提としている。カムノーズ角度にずれがある場合には、実際のカムプロフィールとカムプロフィール設計値との間にもずれが生じる。図１３において、二点鎖線で示すリフト曲線はカムプロフィール設計値であり、実線で示すリフト曲線は実際のカムプロフィールである。図１３に示すように実際のカムノーズ角度にずれがある場合は、正回転時リフト開始角度から求まるクリアランス量と、逆回転時リフト開始角度から求まるクリアランス量との間にもずれが生じてしまう。
【００９８】
したがって、クリアランス量の測定はカムノーズ角度の測定の後で実施する。カムノーズ角度の測定の結果、実際のカムノーズ角度と理想のカムノーズ角度との間にずれがある場合には、そのずれ量の分だけカムプロフィールマップのカム角度を補正する。そして、補正したマップを用いて上記の測定方法によりクリアランス量の測定を実施する。このような手順で測定を行うことで、カム５０のクリアランス量を高い精度で測定することができる。
【００９９】
上記の方法によるクリアランス量の測定は、内燃機関の車両への搭載前、内燃機関の品質検査の一環として実施することができる。また、上記の方法によればオンボードのままクリアランス量を測定できることから、内燃機関の車両への搭載後、後述する吸入空気量制御にかかる制御ルールの修正用データの取得に利用することもできる。
【０１００】
３．カムの異常診断
本実施の形態の内燃機関には、その組立後においてカム５０，５２，５４，５６の異常、具体的には変形や磨耗を診断する機能も付与されている。異常診断はクリアランス量の測定結果を用いて行われる。図１４は、ＥＣＵ１００がカム５０，５２，５４，５６の異常を診断する装置として機能する場合において、ＥＣＵ１００が実施する処理の流れを示すフローチャートである。ここでは、ＥＣＵ１００が有する各機能について、＃１気筒用のカム５０の異常を診断する場合を例にとって説明する。
【０１０１】
ＥＣＵ１００は、まず、カム５０の正回転時クリアランス量と逆回転時クリアランス量のそれぞれを求める（ステップＳ１００）。クリアランス量の測定方法は、図１１を用いて説明したとおりである。次に、正回転時クリアランス量と逆回転時クリアランス量とが一致するか、或いはその差が所定の許容誤差範囲にあるか判定する（ステップＳ１０２）。クリアランス量が正逆で一致するようであれば、カム５０に変形や磨耗はないと判断することができる。その場合には異常診断を終了する。
【０１０２】
ステップＳ１０２の判定の結果、正回転時クリアランス量と逆回転時クリアランス量との間にずれが生じている場合には、カム５０のノーズ角度にずれが生じていないか判定する（ステップＳ１０４）。ただし、図８を用いて説明した方法では、カム５０に変形や磨耗がある場合にはノーズ角度のずれを正しく判定することができない。図８を用いて説明した方法は、カム５０のリフト曲線の形状がカムプロフィール設計値のものと同形状であることを前提しているためである。
【０１０３】
ステップＳ１０４では、図８を用いて説明した方法とは別の方法を用いてノーズ角度のずれを判定する。ＥＣＵ１００は、設計上、カムリフト量が最大となる所定軸角度までモータ３０を回転させる。そして、バルブスプリング１８のバネ力とモータ３０に作用する摩擦トルクとの関係から、ノーズ角度のずれを判定する。ノーズ角度にずれがあれば前記の所定軸角度でのカムリフト量が小さくなる。その結果、バルブスプリング１８のバネ力も小さくなって、モータ３０に作用する摩擦トルクも小さくなる。したがって、カム５０のノーズ角度と所定軸角度においてモータ３０に作用する摩擦トルクとの関係を予め調べておき、それを参照データとして記憶しておくことで、摩擦トルクからノーズ角度のずれを判定することができる。
【０１０４】
ステップＳ１０４の判定の結果、ノーズ角度にずれがある場合、それが原因でクリアランス量の正逆での不一致が生じている可能性がある。したがって、その場合にはカム５０に異常があるとの断定はせず、異常診断は一旦終了する。ノーズ角度のずれの分だけカムプロフィールマップのカム角度を補正し、補正したマップを用いてクリアランス量の測定を実施した後、異常診断を再実施する。
【０１０５】
ステップＳ１０４の判定の結果、ノーズ角度にずれがない場合、正回転時クリアランス量と逆回転時クリアランス量との不一致はカム５０の変形や磨耗によるものと判断することができる（ステップＳ１０６）。変形や磨耗のような異常が生じているカム５０では吸入空気量を高い精度で制御することはできない。そこで、ＥＣＵ１００は、カム５０の異常を知らせるための警告信号を出力して、乗員や整備員にカム５０の交換を促すようにする。（ステップＳ１０８）。
【０１０６】
上記の方法によるカムの異常診断は、整備工場での内燃機関の整備の一環として実施することができる。また、上記の方法によればオンボードのまま異常を診断できることから、車両の運転中に異常診断を行うことも可能である。なお、以上説明したＥＣＵ１００の機能（図１４のフローチャートに示す機能）は、第１４の発明の「カムプロフィールデータ演算手段」及び「警告手段」としての機能に相当する。
【０１０７】
４．カムノーズ角度に基づいた制御ルールの修正
本実施の形態の内燃機関には、測定したカムノーズ角度に基づいてモータ３０，３８の制御ルールを修正するための機能が付与されている。図１５は、ＥＣＵ１００がモータ３０，３８の制御装置として機能し、カムノーズ角度に基づいてモータ３０，３８の制御ルールを修正する場合において、ＥＣＵ１００の内部の構成を複数の機能で表現したブロック図である。ここでは、ＥＣＵ１００が有する各機能について、＃１気筒用のカム５０のノーズ角度に基づいてモータ３０の制御ルールを修正する場合を例にとって説明する。
【０１０８】
ＥＣＵ１００は、図示しないクランクセンサからクランク角度に関する信号を読み込んでいる（機能Ｆ１５０）。そして、予め設定されている制御ルールに従い、クランク角度に基づいてモータ３０の目標軸角度を計算している（機能Ｆ１５２）。モータ３０の動作を制御するための制御ルールは、複数用意されている中から内燃機関の運転モードに応じて選択される。
【０１０９】
また、ＥＣＵ１００は、図８を用いて説明した方法によってカム５０のノーズ角度のずれ量を特定する（機能Ｆ１２８）。そして、所定のカム角度範囲に追加すべきノーズ角度のずれ量補正を計算する（機能Ｆ１５４）。所定のカム角度範囲とは、＃４気筒用カム５６のリフト終了角度から＃１気筒用カム５０のリフト開始角度までの角度範囲（以下、＃４−＃１と表記する）と、＃１気筒用カム５０のリフト終了角度から＃４気筒用カム５６のリフト開始角度までの角度範囲（以下、＃１−＃４と表記する）である。
【０１１０】
例えば、カム５０のノーズ角度が進角側にずれている場合には、＃４−＃１の角度範囲にずれ量の分の遅角補正を追加する。カム５０がリフト開始角度まで回転する前にカム角度をクランク角度に対して遅角させることで、カム５０のノーズ角度のずれは修正される。しかし、モータ３０は＃１気筒用のカム５０とともに＃４気筒用のカム５６も駆動している。このため、カム角度をクランク角度に対して遅角したままだと、カム５６のノーズ角度を遅角側にずらしてしまうことになる。そこで、カム５０がリフト終了角度まで回転した後、＃１−＃４の角度範囲にずれ量の分の進角補正を追加する。カム５６がリフト開始角度まで回転する前にカム角度のクランク角度に対する位相を元に戻すことで、カム５６のノーズ角度のずれを防止することができる。
【０１１１】
ＥＣＵ１００は、計算したカム角度のずれ量補正に基づいてモータ３０の目標軸角度を再計算する（機能Ｆ１５６）。そして、再計算したモータ目標軸角度に基づいてモータ３０を制御する。具体的には、再計算したモータ目標軸角度と実際のモータ軸角度との偏差からトルク指令値を算出し、算出したトルク指令値をモータ３０のドライバ４０に出力する（機能Ｆ１５８）。
【０１１２】
図１６は、モータ３０が正回転の場合のモータ速度の変化とモータ目標軸角度の変化とをバルブリフト量の変化と合わせて示している。モータ目標軸角度が二点鎖線で示すよう計算される場合は、モータ速度は二点鎖線で示すように一定となり、また、バルブリフト量は二点鎖線で示すように変化する。これに対し、実線で示すようにモータ目標軸角度を計算した場合には、モータ速度は実線で示すように＃１気筒のバルブ１２のリフト開始前に一時的に低下する。これにより、クランク角度に対してカム角度が遅角され、実線で示すように＃１気筒のバルブ１２の開閉タイミングは理想のタイミングに補正される。また、実線で示すようにモータ目標軸角度を計算した場合には、モータ速度は実線で示すように＃１気筒のバルブ１２のリフト終了後に一時的に増大する。これにより、カム角度はクランク角度に対して元の位相まで進角され、＃４気筒のバルブ１２の開閉タイミングへの影響は防止される。
【０１１３】
以上説明したＥＣＵ１００の機能（図１５のブロック図に示す機能）は、第１６の発明にかかる「制御手段」及び「目標軸角度手段」としての機能に相当する。また、ＥＣＵ１００が図８のブロック図に示すように機能することで、第１６の発明にかかる「監視手段」、「第１の測定手段」、「第２の測定手段」及び「ノーズ角度算出手段」が実現される。したがって、ＥＣＵ１００がカムノーズ角度を測定し、それに基づいてモータ３０，３８の制御ルールを修正することで、第１６の発明が実施されることになる。
【０１１４】
５．カムクリアランス量に基づいた制御ルールの修正（カム正転モード）
本実施の形態の内燃機関には、測定したカムクリアランス量に基づいてモータ３０，３８の制御ルールを修正するための機能が付与されている。モータ３０，３８の制御ルールには、カム５０，５２，５４，５６を正転方向に回転させるカム回転モードでの制御ルールと、カム５０，５２，５４，５６を揺動させるカム揺動モードでの制御ルールとが用意されている。図１７は、ＥＣＵ１００がモータ３０，３８の制御装置として機能し、カムクリアランス量に基づいてモータ３０，３８のカム回転モードでの制御ルールを修正する場合において、ＥＣＵ１００の内部の構成を複数の機能で表現したブロック図である。ここでは、ＥＣＵ１００が有する各機能について、＃１気筒用のカム５０のクリアランス量に基づいてモータ３０のカム回転モードでの制御ルールを修正する場合を例にとって説明する。
【０１１５】
ＥＣＵ１００は、図示しないクランクサンサからクランク角度に関する信号を読み込んでいる（機能Ｆ１５０）。そして、予め設定されているカム正転モードでの制御ルールに従い、クランク角度に基づいてモータ３０の目標軸角度を計算している（機能Ｆ１５２）。モータ３０の動作を制御するための制御ルールは、複数用意されている中から内燃機関の運転モードに応じて選択される。
【０１１６】
また、ＥＣＵ１００は、図１１を用いて説明した方法によってカム５０のクリアランス量を特定する（機能Ｆ１４４）。そして、実際のクリアランス量とクリアランス量の設計値との差から吸入空気量のずれ量を計算する（機能Ｆ１６０）。クリアランス量が設計値よりも大きければ、バルブ１２のリフト量及び作用角は理想よりも大きくなり、その分、吸入空気量は目標値よりも多くなってしまう。逆にクリアランス量が設計値よりも小さければ、バルブ１２のリフト量及び作用角は理想よりも小さくなり、その分、吸入空気量は目標値よりも少なくなってしまう。
【０１１７】
可変動弁機構１０によれば、モータ３０の回転を制御してクランクシャフトに対するカムシャフト２２の位相を相対的に変化させることで、バルブ１２の作用角やリフト量を様々に変化させることができる。モータ３０がカム正転モードで動作している場合には、カム５０のリフト期間中にモータ３０の回転速度を基本回転速度に対して遅くすることで、バルブ１２の作用角を大きくすることができる。作用角を大きくすれば、吸入空気量を増大側に補正することができる。逆に、リフト期間中のモータ回転速度を速くして作用角を小さくすれば、吸入空気量を減少側に補正することができる。ＥＣＵ１０は、吸入空気ずれ量と現在の作用角とに基づき、吸入空気量のずれを補正するのに必要な作用角の補正量を計算する（機能Ｆ１６２）。
【０１１８】
ＥＣＵ１００は、計算した作用角補正量に基づいてモータ３０の目標軸角度を再計算する（機能Ｆ１６４）。そして、再計算したモータ目標軸角度に基づいてモータ３０を制御する。具体的には、再計算したモータ目標軸角度と実際のモータ軸角度との偏差からトルク指令値を算出し、算出したトルク指令値をモータ３０のドライバ４０に出力する（機能Ｆ１６６）。
【０１１９】
図１８は、モータ３０がカム正転モードで動作している場合のクランク角に対するバルブリフト量の変化を示している。カム５０のクリアランス量が設計値よりも大きい場合、二点差線で示すように、＃１気筒のバルブ１２のリフト量及び作用角は＃４気筒のバルブ１２のリフト量及び作用角よりも小さくなってしまう。この場合、＃１気筒の吸入空気量は＃４気筒の吸入空気量よりも少なくなってしまい、気筒間にトルクのばらつきが生じてしまう。これに対し、上記のようにモータ目標軸角度を再計算した場合には、実線で示すように＃１気筒のバルブ１２の作用角を拡大することができる。これによれば、＃１気筒の吸入空気量を＃４気筒の吸入空気量に近づけることができ、気筒間のトルクのばらつきを解消することができる。
【０１２０】
以上説明したＥＣＵ１００の機能（図１７のブロック図に示す機能）は、第１及び第１２の発明にかかる「制御手段」及び「修正手段」としての機能に相当する。また、ＥＣＵ１００が図１１のブロック図に示すように機能することで、第１及び第１２の発明にかかる「記憶手段」、「監視手段」、「測定手段」及び「リフト特性データ演算手段」が実現される。したがって、ＥＣＵ１００がカムクリアランス量を測定し、それに基づいてモータ３０，３８のカム正転モードでの制御ルールを修正することで、第１の発明及び第１２の発明が実施されることになる。
【０１２１】
６．カムクリアランス量に基づいた制御ルールの修正（カム揺動モード）
図１９は、ＥＣＵ１００がモータ３０，３８の制御装置として機能し、カムクリアランス量に基づいてモータ３０，３８のカム揺動モードでの制御ルールを修正する場合において、ＥＣＵ１００の内部の構成を複数の機能で表現したブロック図である。ここでは、ＥＣＵ１００が有する各機能について、＃１気筒用のカム５０のクリアランス量に基づいてモータ３０のカム揺動モードでの制御ルールを修正する場合を例にとって説明する。
【０１２２】
ＥＣＵ１００は、図示しないクランク角サンサからクランク角度に関する信号を読み込んでいる（機能Ｆ１５０）。そして、予め設定されているカム揺動モードでの制御ルールに従い、クランク角度に基づいてモータ３０の目標軸角度を計算している（機能Ｆ１７０）。モータ３０の動作を制御するための制御ルールは、複数用意されている中から内燃機関の運転モードに応じて選択される。
【０１２３】
また、ＥＣＵ１００は、図１１を用いて説明した方法によってカム５０のクリアランス量を特定する（機能Ｆ１４４）。そして、実際のクリアランス量とクリアランス量の設計値との差から吸入空気量のずれ量を計算する（機能Ｆ１６０）。クリアランス量が設計値よりも大きければ、吸入空気量は目標値よりも多くなり、逆にクリアランス量が設計値よりも小さければ、吸入空気量は目標値よりも少なくなる。
【０１２４】
可変動弁機構１０によれば、モータ３０の回転を制御してクランクシャフトに対するカムシャフト２２の位相を相対的に変化させることで、バルブ１２の作用角やリフト量を様々に変化させることができる。モータ３０がカム揺動モードで動作している場合には、カム５０の揺動角度を大きくしてランプ部の使用範囲をカムノーズ側に拡大することで、バルブ１２のリフト量及び作用角を大きくすることができる。リフト量及び作用角を大きくすれば、吸入空気量を増大側に補正することができる。逆に、ランプ部の使用範囲を狭くしてリフト量及び作用角を小さくすれば、吸入空気量を減少側に補正することができる。ＥＣＵ１０は、吸入空気ずれ量と現在のリフト量及び作用角とに基づき、吸入空気量のずれを補正するのに必要なリフト量及び作用角の補正量を計算する（機能Ｆ１６８）。
【０１２５】
ＥＣＵ１００は、計算したリフト量補正量及び作用角補正量に基づいてモータ３０の目標軸角度を再計算する（機能Ｆ１７２）。そして、再計算したモータ目標軸角度に基づいてモータ３０を制御する。具体的には、再計算したモータ目標軸角度と実際のモータ軸角度との偏差からトルク指令値を算出し、算出したトルク指令値をモータ３０のドライバ４０に出力する（機能Ｆ１７４）。
【０１２６】
図２０は、モータ３０がカム揺動モードで動作している場合のクランク角に対するバルブリフト量の変化を示している。カム５０のクリアランス量が設計値よりも大きい場合、二点鎖線で示すように、＃１気筒のバルブ１２のリフト量及び作用角は＃４気筒のバルブ１２のリフト量及び作用角よりも小さくなってしまう。この場合、＃１気筒の吸入空気量は＃４気筒の吸入空気量よりも少なくなってしまい、気筒間にトルクのばらつきが生じてしまう。これに対し、上記のようにモータ目標軸角度を再計算した場合には、実線で示すように＃１気筒のバルブ１２のリフト量及び作用角を拡大して＃４気筒のそれに合わせることができる。これによれば、＃１気筒の吸入空気量を＃４気筒の吸入空気量に近づけることができ、気筒間のトルクのばらつきを解消することができる。
【０１２７】
以上説明したＥＣＵ１００の機能（図１９のブロック図に示す機能）は、第１及び第１２の発明にかかる「制御手段」及び「修正手段」としての機能に相当する。また、ＥＣＵ１００が図１１のブロック図に示すように機能することで、第１及び第１２の発明にかかる「記憶手段」、「監視手段」、「測定手段」及び「リフト特性データ演算手段」が実現される。したがって、ＥＣＵ１００がカムクリアランス量を測定し、それに基づいてモータ３０，３８のカム揺動モードでの制御ルールを修正することで、第１の発明及び第１２の発明が実施されることになる。
【０１２８】
実施の形態２．
次に、図２１及び図２２を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態の内燃機関は、実施の形態１の内燃機関の構成において、ＥＣＵ１００に図２１のブロック図に示す機能を付与することで実現できる。
【０１２９】
内燃機関の吸気通路にはスロットル（図示略）が設けられている。スロットルは、前述の可変動弁機構１０と同様に吸入空気量を調整する手段として動作させることができる。本実施の形態では、可変動弁機構１０は吸入空気量を調整するメインの手段として動作させ、スロットルはその補正のための手段として使用する。そして、実際のクリアランス量とその設計値との間にずれがある場合には、実施の形態１のようにモータ３０，３８の制御ルールを修正するのではなく、スロットルの制御ルールを修正することで吸入空気量のずれを解消する。
【０１３０】
図２１は、ＥＣＵ１００がスロットルの制御装置として機能し、カムクリアランス量に基づいてスロットルの制御ルールを修正する場合において、ＥＣＵ１００の内部の構成を複数の機能で表現したブロック図である。ここでは、ＥＣＵ１００が有する各機能について、＃１気筒用のカム５０のクリアランス量に基づいてスロットルの制御ルールを修正する場合を例にとって説明する。
【０１３１】
ＥＣＵ１００は、図１１を用いて説明した方法によってカム５０のクリアランス量を特定する（機能Ｆ１４４）。そして、図２２に示す関係に基づき、実際のクリアランス量とその設計値との差から吸入空気量のずれ量を計算する（機能Ｆ１６０）。図２２は、吸入空気量とバルブ１２のリフト量と吸気管内の圧力との関係を示す図である。バルブ１２のリフト量はクリアランス量によって変わることから、実際のクリアランス量とその設計値との間にずれがある場合には、吸入空気量もその目標値からずれてしまうことになる。
【０１３２】
しかし、吸入空気量はリフト量と吸気管内の圧力とによって決まるので、リフト量がずれたとしても図２２に示す関係に基づいて吸気管内の圧力を補正すれば、吸入空気量をその目標値に合わせることができる。ＥＣＵ１００は、目標吸入空気量と現在のリフト量とを図２２に示す関係に当てはめることで、吸気管内の圧力の補正量を計算する（機能Ｆ１８２）。
【０１３３】
ＥＣＵ１００は、予め設定されている制御ルールに従ってスロットルの目標開度を計算している（機能Ｆ１８０）。スロットルの動作を制御するための制御ルールは、モータ３０，３８の回転に対してバルブ１２が理想のリフト特性で動作するものとして設定されている。ＥＣＵ１００は、計算した吸気管圧力の補正量に基づいてスロットルの目標開度を再計算する（機能Ｆ１８４）。吸気管の圧力はスロットルの開度によって調整できるからである。そして、再計算したスロットル目標開度に基づいてスロットルを制御する（機能Ｆ１８６）。
【０１３４】
以上説明したＥＣＵ１００の機能（図２１のブロック図に示す機能）は、第１の発明にかかる「制御手段」及び「修正手段」としての機能に相当する。また、ＥＣＵ１００が図１１のブロック図に示すように機能することで、第１の発明にかかる「記憶手段」、「監視手段」、「測定手段」及び「リフト特性データ演算手段」が実現される。したがって、ＥＣＵ１００がカムクリアランス量を測定し、それに基づいてスロットルの制御ルールを修正することで、第１の発明が実施されることになる。
【０１３５】
実施の形態３．
次に、図２３を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態の内燃機関は、実施の形態１の内燃機関の構成において、ＥＣＵ１００に図２３のフローチャートに示す機能を付与することで実現できる。図２３のフローチャートは、気筒間のトルクのばらつきを解消するために実施されるルーチンを示している。
【０１３６】
図２３に示すルーチンによれば、ＥＣＵ１００は、まず、図１１を用いて説明した方法によって気筒毎にカムクリアランス量を求め、気筒間にカムクリアランス量のばらつきがあるか否か判定する（ステップＳ２００）。気筒間でカムクリアランス量が一致する場合、或いはカムクリアランス量のばらつきが所定の許容誤差範囲にある場合には、本ルーチンを終了する。
【０１３７】
ステップＳ２００の判定の結果、気筒間にカムクリアランス量のばらつきがある場合には、各気筒のカムクリアランス量に基づいてモータ３０，３８の制御ルールを修正する。カムクリアランス量に基づくモータ３０，３８の制御ルールの修正方法については実施の形態１で説明したとおりである。これにより、気筒間の吸入空気量のばらつきを抑制する（ステップＳ２０２）。
【０１３８】
次に、ＥＣＵ１００は、図示しない筒内圧センサによって気筒毎に筒内圧を測定する（ステップＳ２０４）。そして、気筒間に筒内圧のばらつきがあるか否か判定する（ステップＳ２０６）。気筒間の筒内圧のばらつきは、気筒間のトルクのばらつきを表している。気筒間で筒内圧が一致する場合、或いは筒内圧のばらつきが所定の許容誤差範囲にある場合には、本ルーチンを終了する。
【０１３９】
ステップＳ２０６の判定の結果、気筒間に筒内圧のばらつきがある場合には、燃料噴射量を気筒毎に補正する。具体的には、筒内圧が気筒間の平均値よりも大きい気筒は燃料噴射量を減量し、筒内圧が気筒間の平均値よりも小さい気筒は燃料噴射量を増量する。これにより、気筒間の筒内圧のばらつきを抑制する（ステップＳ２０８）。
【０１４０】
以上説明したルーチンをＥＣＵ１００が実行することにより、モータ３０，３８の制御ルールの修正によって気筒間の吸入空気量のばらつきを抑えつつ、さらに気筒毎の燃料噴射量を補正することによって、気筒間のトルクばらつきを確実に抑えることができる。なお、上記のＥＣＵ１００の機能（図２３のフローチャートに示す機能）は、第６の発明の「気筒間ばらつき検出手段」及び「制御パラメータ補正手段」としての機能に相当する。
【０１４１】
ところで、図２３に示すルーチンでは、気筒間にカムクリアランス量のばらつきがある場合にモータ３０，３８の制御ルールを修正しているが、実施の形態２で述べたようにスロットルの制御ルールを修正してもよい。気筒間の吸入空気量のばらつきを抑えるために、何らかの手段によって気筒内に吸入される空気量が調整されればよい。
【０１４２】
また、図２３に示すルーチンでは、気筒間に筒内圧のばらつきがある場合に気筒毎の燃料噴射量を補正することしているが、補正の対象は吸入空気量以外のトルクに関係する制御パラメータであればよい。例えば、気筒毎の点火時期を補正することでもよい。具体的には、筒内圧が気筒間の平均値よりも大きい気筒は点火時期を遅角し、筒内圧が気筒間の平均値よりも小さい気筒は点火時期を進角する。勿論、燃料噴射量と点火時期の両方を補正してもよい。
【０１４３】
また、図２３に示すルーチンでは、気筒間の筒内圧差から気筒間のトルクばらつきを検出している。しかし、第６に発明の関しては、気筒間のトルクのばらつきを検出する方法には限定はない。内燃機関の回転速度を測定し、内燃機関の回転速度の変動から気筒間のトルクばらつきを検出することも可能である。排気マニホールドの下流における排気ガスの空燃比を測定し、排気ガスの空燃比の変動から気筒間のトルクばらつきを検出することも可能である。
【０１４４】
実施の形態４．
次に、図２４乃至図２７を参照して、本発明の実施の形態４について説明する。本実施の形態の内燃機関は、実施の形態１の内燃機関の構成において、ＥＣＵ１００に図２７のフローチャートに示す機能を付与することで実現できる。図２７のフローチャートは、本実施の形態においてカムノーズ角度の測定のために実施されるルーチンを示している。図２４乃至図２６は、図２７に示すルーチンの内容を具体的に説明するための図である。まず、本実施の形態において実施されるカムノーズ角度の測定方法の概要について、図２４乃至図２６を用いて説明する。ここでは、＃１気筒用のカム５０のノーズ角度を測定する場合を例にとって説明する。
【０１４５】
本実施の形態にかかるカムノーズ角度の測定方法では、モータ３０の動作モードとしてカム揺動モードを使用する。まず、図２４に示すように、カムシャフト２２の軸角度が基準角度になるようにモータ３０を回転させる。基準角度とは、カム５０のノーズ角度にずれがない場合に、カム５０が最大リフト状態になったときのカム５０のノーズとカム５０の中心とを結ぶ線（図中に破線で示す線）に対して９０°をなす角度である。ここでは、カム５０のノーズ角度にｘ°のずれがあるものとする。
【０１４６】
次に、モータ３０を揺動駆動してカムシャフト２２を基準角度から逆転方向（図中の反時計回り方向）にｙ°までの範囲で揺動させる。以下、モータ３０のこの動作を“カム揺動モード１”という。揺動角度ｙ°は、少なくともカムシャフト２２の揺動によってカム５０がバルブリフタ１６に接触することができる角度に設定する。
【０１４７】
図２６には、モータ３０をカム揺動モード１で動作させたときの、クランク角に対するバルブ１２のリフト量の変化、クランク角に対する吸入空気量の変化、そして、クランク角に対する筒内圧の変化を示している。バルブ１２のリフト量はリフト量センサで測定することができる。吸入空気量は流量センサで測定することができる。筒内圧は筒内圧センサで測定することができる。本実施の形態にかかるカムノーズ角度の測定方法を実施する上では、これらセンサのうち何れか１つが設けられていればよい。
【０１４８】
吸入空気量も筒内圧もバルブ１２のリフト量に相関する物理量である。モータ３０をカム揺動モード１で動作させながら上記の物理量のうちの何れかを測定し、その最大値を“指標値”として取得する。なお、吸入空気量や筒内圧を測定する場合には、安定したセンサ値を得るため、測定対象カムにかかる気筒以外の気筒は吸気バルブ１２を全閉状態とするのが好ましい。
【０１４９】
カム揺動モード１での指標値の取得が完了したら、次に、図２５に示すようにカムシャフト２２を基準角度から１８０°反転させる。そして、モータ３０を揺動駆動してカムシャフト２２を反転角度から正転方向にｚ°までの範囲で揺動させる。以下、モータ３０のこの動作を“カム揺動モード２”という。
【０１５０】
図２６には、モータ３０をカム揺動モード２で動作させたときの、クランク角に対するバルブ１２のリフト量の変化、クランク角に対する吸入空気量の変化、そして、クランク角に対する筒内圧の変化を示している。また。それぞれについて揺動角度ｚ°をｙ°に設定した場合の変化と、揺動角度ｚ°をｙ＋α°に設定した場合の変化と、揺動角度ｚ°をｙ−β°に設定した場合の変化とを示している。図２４及び図２５に示すようにノーズ角度が正転方向にｘ°ずれている場合、カム揺動モード２での揺動角度ｚ°をカム揺動モード１と同じ揺動角度ｙ°にすると、リフト量及びそれに相関する物理量はカム揺動モード１で得た指標値よりも大きくなる。それらの値を指標値に一致させるためには、カム揺動モード２での揺動角度ｚ°は、カム揺動モード１での揺動角度ｙ°よりも小さくする必要がある。
【０１５１】
カム揺動モード２では、揺動角度ｚ°を少しずつ変更しながら、リフト量或いはそれに相関する物理量を測定し、その値がカム揺動モード１で得た指標値に一致する揺動角度（図２６ではｙ−β°）を探索する。そして、リフト量或いはそれに相関する物理量が指標値に一致したときの揺動角度ｚ°を記憶する。カム揺動モード２での揺動角度ｚ°が確定したら、その値とカム揺動モード１での揺動角度ｙ°の値との差を用いて、次の（１）式によってカム５０のノーズ角度ｘ°を算出する。
ｘ°＝（ｙ°−ｚ°）／２  ・・・（１）
【０１５２】
以上が本実施の形態にかかるカムノーズ角度の測定方法の概略である。次に、実際にＥＣＵ１００によって実施されるルーチンについて図２７のフローチャートに沿って説明する。なお、図２７に示すルーチンによるノーズ角度の測定は、各カム５０，５２，５４，５６のそれぞれについて適用されるが、ここでは、＃１気筒用のカム５０のノーズ角度を測定する場合を例にとって説明する。また、本ルーチンでは、リフト量に相関する物理量として筒内圧を用いることとしている。
【０１５３】
図２７に示すルーチンによれば、ＥＣＵ１００は、まず、モータ３０，３８の停止位置を確認する（ステップＳ３００）。そして、全ての気筒において吸気バルブ１２が全閉であって、且つ、カム５０を駆動するカムシャフト２２が基準角度となる位置で停止しているか否か判定する（ステップＳ３０２）。判定の結果、ステップＳ３０２の条件が成立しない場合には、モータ３０，３８の位置制御を実施する（ステップＳ３２２）。そして、ステップＳ３０２の条件が成立するまで、ステップＳ３００，Ｓ３０２，Ｓ３２２の処理を繰り返し実施する。
【０１５４】
ステップＳ３０２の条件が成立した場合には、ＥＣＵ１００はカム揺動モード１でモータ３０を動作させ（ステップＳ３０４）、筒内圧センサによって筒内圧の最大値を計測する（ステップＳ３０６）。そして、測定した筒内圧最大値とカム揺動モード１での揺動角度ｙ°とを記憶する（ステップＳ３０８）。
【０１５５】
次に、ＥＣＵ１００は、モータ３０を駆動してカム５０を１８０°反転させる（ステップＳ３１０）。そして、カム揺動モード２でモータ３０を動作させる（ステップＳ３１２）。カム揺動モード２を実施しながら筒内圧の最大値を計測し、その値がカム揺動モード１で測定した筒内圧最大値（指標値）に等しいか否か判定する（ステップＳ３１４）。判定の結果、ステップＳ３１４の条件が成立しない場合には、カム５０の揺動角度を変更する（ステップＳ３２４）。そして、ステップＳ３１４の条件が成立するまで、ステップＳ３１２，Ｓ３１４，Ｓ３２４の処理を繰り返し実施する。
【０１５６】
ステップＳ３１４の条件が成立した場合には、ＥＣＵ１００はそのときの揺動角度ｚ°を記憶する（ステップＳ３１６）。そして、上記の（１）式によってカム５０のノーズ角度ｘ°を計算する（ステップＳ３１８）。計算したノーズ角度ｘ°は、カム５０の角度補正値として記憶する（ステップＳ３２０）。この角度補正値を用いてモータ３０の制御ルールを修正することで、カムノーズ角度のずれが吸入空気量に与える影響を排除することができる。
【０１５７】
上記の方法によるクリアランス量の測定は、内燃機関の車両への搭載前、内燃機関の品質検査の一環として実施することができる。また、上記の方法によればオンボードのままクリアランス量を測定できることから、内燃機関の車両への搭載後、吸入空気量制御にかかる制御ルールの修正用データの取得に利用することもできる。
【０１５８】
その他．
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、次のように変形して実施してもよい。
【０１５９】
実施の形態１では、正回転時リフト開始角度と逆回転時リフト開始角度とを測定し、それらに基づいてカムノーズ角度及びカムクリアランス量を計算しているが、正回転時リフト開始角度と正回転時リフト終了角度を用いてそれらを計算することも可能である。前述のようにリフト終了角度の測定精度はリフト開始角度に比較して劣るものの、モータの回転が一方向のみである場合、つまり、モータ揺動モードでの運転がない場合には、リフト終了角度を測定することで逆回転時リフト開始角度の代用とすることができる。勿論、モータ揺動モードでの運転がある場合でも、リフト開始角度とリフト終了角度とを用いてカムノーズ角度やカムクリアランス量を計算してもよい。
【０１６０】
また、カムクリアランス量に関しては、正回転時リフト開始角度のみ或いは逆回転時リフト開始角度のみから計算することもできる。つまり、図１１において機能Ｆ１３６で計算される値、或いは機能Ｆ１４２で計算される値のいずれか一方をクリアランス量として特定してもよい。例えば、モータの回転が正転方向のみである場合には、機能Ｆ１３６で計算される値をクリアランス量として特定してもよい。
【０１６１】
また、実施の形態１では、カムの形状をカム中心とカムノーズを通る直線に関し左右対称形としているが、図１１を用いて説明したクリアランス量の測定方法は左右非対称形のカムにも適用することができる。カムプロフィール設計値をカム角度に対するカムリフト量の対応表としてマップ化しておけば、測定したリフト開始角度をマップに対応させることでクリアランス量を特定することができる。
【０１６２】
また、図１に示す可変動弁機構は、各気筒の排気バルブを駆動する装置として構成されていてもよい。その場合であっても、上記実施の形態において説明した方法によって排気バルブを駆動するカムのノーズ角度やクリアランス量を測定することができる。そして、これら排気バルブの実際のリフト特性に関するデータに基づいてモータの動作を制御するための制御ルールを修正してもよい。そうすることで、動弁機構における製造誤差や組立誤差或いは経年変化によらず、排気バルブのリフト動作を理想のリフト特性において得られるリフト動作に近づけ、排気バルブの開閉タイミングや吸排気バルブ間のオーバーラップを常に適正な値に制御することが可能になる。
【０１６３】
また、図１に示す構成では、可変動弁機構は１つのモータで位相の異なる２つのカムを駆動しているが、それぞれのカムを別々のモータで駆動してもよい。逆に、１つのモータで位相の異なる３つ以上のカムを駆動してもよい。何れの場合であっても、上記実施の形態において説明した方法によってカムノーズ角度やクリアランス量を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１６４】
【図１】実施の形態１にかかる可変動弁機構の構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示すカムシャフトの詳細な構成を説明するために、カムシャフトをその軸方向から見た図である。
【図３】図１に示すカムのカムプロフィールを示す図である。
【図４】図１に示す可変動弁機構の動作を制御する制御システムの概略図である。
【図５】図１に示す可変動弁機構におけるカムの組み付け状態を詳細に示す図である。
【図６】カムのノーズ角度のずれがバルブのリフト特性に与える影響について説明するための図である。
【図７】カムのクリアランス量のずれがバルブのリフト特性に与える影響について説明するための図である。
【図８】ＥＣＵがカムのノーズ角度を測定する装置として機能する場合において、ＥＣＵの内部の構成を複数の機能で表現したブロック図である。
【図９】モータが正回転の場合のトルク指示値の変化とモータ軸角度の変化とをバルブリフト量の変化と合わせて示す図である。
【図１０】モータが逆回転の場合のトルク指示値の変化とモータ軸角度の変化とをバルブリフト量の変化と合わせて示す図である。
【図１１】ＥＣＵがカムのクリアランス量を測定する装置として機能する場合において、ＥＣＵの内部の構成を複数の機能で表現したブロック図である。
【図１２】カムプロフィールマップを用いてリフト開始角度からクリアランス量を特定する方法についての具体例を示す図である。
【図１３】カムプロフィールマップを用いてリフト開始角度からクリアランス量を特定する際の留意点について説明するための図である。
【図１４】ＥＣＵがカムの異常を診断する装置として機能する場合において、ＥＣＵの内部の構成を複数の機能で表現したブロック図である。
【図１５】ＥＣＵがモータの制御装置として機能し、カムノーズ角度に基づいてモータの制御ルールを修正する場合において、ＥＣＵの内部の構成を複数の機能で表現したブロック図である。
【図１６】カムノーズ角度に基づいてモータの制御ルールを修正した場合のモータ速度の変化とモータ目標軸角度の変化とをバルブリフト量の変化と合わせて示す図である。
【図１７】ＥＣＵがモータの制御装置として機能し、カムクリアランス量に基づいてモータのカム回転モードでの制御ルールを修正する場合において、ＥＣＵの内部の構成を複数の機能で表現したブロック図である。
【図１８】カムクリアランス量に基づいてモータのカム回転モードでの制御ルールを修正した場合のクランク角に対するバルブリフト量の変化を示す図である。
【図１９】ＥＣＵがモータの制御装置として機能し、カムクリアランス量に基づいてモータのカム揺動モードでの制御ルールを修正する場合において、ＥＣＵの内部の構成を複数の機能で表現したブロック図である。
【図２０】カムクリアランス量に基づいてモータのカム揺動モードでの制御ルールを修正した場合のクランク角に対するバルブリフト量の変化を示す図である。
【図２１】実施の形態２においてＥＣＵがスロットルの制御装置として機能し、カムクリアランス量に基づいてスロットルの制御ルールを修正する場合において、ＥＣＵの内部の構成を複数の機能で表現したブロック図である。
【図２２】スロットルの制御ルールの修正に用いられる吸入空気量とバルブのリフト量と吸気管内の圧力との関係を示す図である。
【図２３】実施の形態３において気筒間のトルクのばらつきを解消するために実施されるルーチンを示すフローチャートである。
【図２４】実施の形態４においてカムノーズ角度の測定にかかるカム揺動モード１について説明するための図である。
【図２５】実施の形態４においてカムノーズ角度の測定にかかるカム揺動モード２について説明するための図である。
【図２６】モータをカム揺動モード１及びカム揺動モード２で動作させたときの、クランク角に対するバルブ１２のリフト量の変化、クランク角に対する吸入空気量の変化、そして、クランク角に対する筒内圧の変化を示す図である。
【図２７】実施の形態４においてカムノーズ角度の測定のために実施されるルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１６５】
１  内燃機関
１０  可変動弁機構
１２  バルブ
１４  バルブシャフト
１６  バルブリフタ
１８  バルブスプリング
２２、２４  カムシャフト
３０，３８  モータ
４０  ドライバ
４２  角度センサ
５０，５２，５４，５６  カム
５０ａ，５６ａ  カムノーズ
５０ｂ，５６ｂ  開き側ランプ部
５０ｃ，５６ｃ  閉じ側ランプ部
１００  ＥＣＵ
【図１】
2008163777.tif 000003
【図２】
2008163777.tif 000004
【図３】
2008163777.tif 000005
【図４】
2008163777.tif 000006
【図５】
2008163777.tif 000007
【図６】
2008163777.tif 000008
【図７】
2008163777.tif 000009
【図８】
2008163777.tif 000010
【図９】
2008163777.tif 000011
【図１０】
2008163777.tif 000012
【図１１】
2008163777.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2008163777.tif 000015
【図１４】
2008163777.tif 000016
【図１５】
2008163777.tif 000017
【図１６】
2008163777.tif 000018
【図１７】
2008163777.tif 000019
【図１８】
2008163777.tif 000020
【図１９】
2008163777.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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