(57)【要約】【課題】可変動弁機構におけるカムの噛み込みを防止する。【解決手段】制御装置１０は、エンジン状態を検出するエンジン回転数センサ１２及びスロットル開度センサ１４と、カムシャフトの軸方向におけるカムの実際位置Ｃｐを検出するカム位置センサ１６と、カムシャフトの軸方向においてカムを移動する直流モータ１８と、エンジン状態に基づきカムの目標位置Ｃｐｍを設定し、実際位置Ｃｐが目標位置Ｃｐｍに一致するように直流モータ１８を制御するコントローラ２０とを備えたものである。コントローラ２０は、カムの正常位置範囲の上限値Ｈ１よりも下側にしきい値ａを予め設定しておき、目標位置Ｃｐｍがしきい値ａを越えたときにしきい値ａを仮目標位置Ｃｐｍｚとして設定し、一時的に目標位置Ｃｐｍに代えて仮目標位置Ｃｐｍｚを使用する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カムプロファイルが軸方向で変化しているカムをカムシャフトの軸方向に移動させることにより、エンジンの吸気バルブ又は排気バルブの開閉タイミングやリフト量を連続的に変更する可変動弁機構の制御装置であって、
エンジン状態を検出するエンジン状態センサと、前記カムシャフトの軸方向における前記カムの実際位置を検出するカム位置センサと、前記カムシャフトの軸方向において前記カムを移動するアクチュエータと、前記エンジン状態センサから得られたエンジン状態に基づき前記カムの目標位置を設定し、前記カム位置センサで得られた前記実際位置が当該目標位置に一致するように前記アクチュエータの動作を制御するコントローラとを備え、
このコントローラは、前記カムの正常位置範囲の上限値よりも下側に上限用のしきい値を予め設定しておき、前記目標位置が当該しきい値を越えたときに当該しきい値を仮目標位置として設定し、一時的に前記目標位置に代えて当該仮目標位置に前記実際位置が一致するように前記アクチュエータの動作を制御する機能を備えた、
可変動弁機構の制御装置。
【請求項２】
カムプロファイルが軸方向で変化しているカムをカムシャフトの軸方向に移動させることにより、エンジンの吸気バルブ又は排気バルブの開閉タイミングやリフト量を連続的に変更する可変動弁機構の制御装置であって、エンジン状態を検出するエンジン状態センサと、前記カムシャフトの軸方向における前記カムの実際位置を検出するカム位置センサと、前記カムシャフトの軸方向において前記カムを移動するアクチュエータと、前記エンジン状態センサから得られたエンジン状態に基づき前記カムの目標位置を設定し、前記カム位置センサで得られた前記実際位置が当該目標位置に一致するように前記アクチュエータの動作を制御するコントローラとを備え、
このコントローラは、前記カムの正常位置範囲の下限値よりも上側に下限用のしきい値を予め設定しておき、前記目標位置が当該しきい値を下回ったときに当該しきい値を仮目標位置として設定し、一時的に前記目標位置に代えて当該仮目標位置に前記実際位置が一致するように前記アクチュエータの動作を制御する機能を備えた、
可変動弁機構の制御装置。
【請求項３】
カムプロファイルが軸方向で変化しているカムをカムシャフトの軸方向に移動させることにより、エンジンの吸気バルブ又は排気バルブの開閉タイミングやリフト量を連続的に変更する可変動弁機構の制御装置であって、エンジン状態を検出するエンジン状態センサと、前記カムシャフトの軸方向における前記カムの実際位置を検出するカム位置センサと、前記カムシャフトの軸方向において前記カムを移動するアクチュエータと、前記エンジン状態センサから得られたエンジン状態に基づき前記カムの目標位置を設定し、前記カム位置センサで得られた前記実際位置が当該目標位置に一致するように前記アクチュエータの動作を制御するコントローラとを備え、
このコントローラは、前記カムの正常位置範囲の上限値よりも下側及び下限値よりも上側にそれぞれ上限用及び下限用のしきい値を予め設定しておき、前記目標位置が当該上限用のしきい値を越えたとき又は当該下限用のしきい値を下回ったときに、当該しきい値を仮目標位置として設定し、一時的に前記目標位置に代えて前記仮目標位置に前記実際位置が一致するように前記アクチュエータの動作を制御する機能を備えた、
可変動弁機構の制御装置。
【請求項４】
前記コントローラは、前記目標位置が前記上限用のしきい値を越えており、前記実際位置が当該しきい値を下回る一定値以下にあるときに、当該しきい値を前記仮目標位置として設定する機能を更に備えた、
請求項１又は３記載の可変動弁機構の制御装置。
【請求項５】
前記コントローラは、前記目標位置が前記下限用のしきい値を下回っており、前記実際位置が当該しきい値を越える一定値以上にあるときに、当該しきい値を前記仮目標位置として設定する機能を更に備えた、
請求項２又は３記載の可変動弁機構の制御装置。
【請求項６】
前記コントローラは、前記実際位置が前記仮目標位置に達したときに、当該仮目標位置を変更して前記目標位置に近づける機能を更に備えた、
請求項１乃至５のいずれかに記載の可変動弁機構の制御装置。
【請求項７】
前記コントローラは、前記実際位置が前記目標位置と前記仮目標位置との間にあり、当該実際位置の時間変化である移動速度が一定値以下である場合に、当該実際位置を前記仮目標位置として設定する機能を更に備えた、
請求項１乃至６のいずれかに記載の可変動弁機構の制御装置。
【請求項８】
前記しきい値が複数設定された、
請求項１乃至７のいずれかに記載の可変動弁機構の制御装置。
【請求項９】
前記正常位置範囲の下限側をスロットル開度を小さくする方向とした場合、前記しきい値が複数設定され、前記下限用のしきい値は前記上限用のしきい値よりも多数設定された、
請求項３記載の可変動弁機構の制御装置。
【請求項１０】
前記正常位置範囲の下限側をスロットル開度を小さくする方向とした場合、前記しきい値が複数設定され、前記下限用の最も高いしきい値と前記下限値との差は、前記上限用の最も低いしきい値と前記上限値との差よりも大きい、
請求項３又は９記載の可変動弁機構の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンバルブのタイミングやリフト量を変更可能な可変動弁機構を制御する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カムプロファイルが軸方向で変化しているカムをカムシャフトの軸方向に移動させることにより、吸気バルブ又は排気バルブの開閉タイミングやリフト量を連続的に変更する内燃機関の可変動弁機構が、例えば特開平４−１８７８０７号公報に開示されている。特に、この技術を吸気バルブに適用した場合、吸気バルブのリフト量を連続的に変化させて吸入空気量を調整できることから、吸入通路の絞り弁を廃止して吸入抵抗を減らすことによりエンジンの出力アップが図れる。また、低負荷域では吸気バルブを早閉じするようなカムプロファイルを設定することにより、ポンプ損失を減じることができ、またリフト量そのものを小さくすれば機械損失も減らすことができ、燃費の面で有利である。以下に、更に詳しく説明する。
【０００３】
図７は、上記公報に記載された可変動弁機構の一例を示す構成図である。図８は、図７の可変動弁機構におけるカムを示す斜視図である。以下、これらの図面に基づき説明する。
【０００４】
可変動弁機構１０１は、シリンダヘッド１０２の上方に一組のカムシャフト１０３を設けたＤＯＨＣ型である。タイミングプーリ１０４を介して図示しないクランクシャフトからの回転力が、カムシャフト１０３に伝達される。そして、カムシャフト１０３とともに回転するカム１０５によって、吸気バルブ１０６のバルブリフタ１０７が往復する。
【０００５】
カム１０５は、カムシャフト１０３に対して相対回転不可能かつ軸方向摺動可能に嵌合されている。コントローラ１０８が制御する制御モータ１０９によってカム１０５をカムシャフト１０３の軸方向に摺動させることにより、吸気バルブ１０６を作動させるべきカムプロファイル１１４を選択できる。また、カム１０５は、軸方向各位置における軸直角平面内のプロファイル１１４が軸方向に連続的に変化するカム面１１０と、軸孔１１２に形成された内周スプライン１１１とを備えている。そして、カム１０５は、カムシャフト１０３に形成された外周スプライン１１３に嵌挿されることにより、カムシャフト１０３に対して相対回転不可能かつ軸方向摺動可能に組み付けられている。カム１０５のカムプロファイル１１４は、突出部１１５の基準円１１６に対する最大突出量及び突出部１１５の周方向位置が、カム１０５の軸方向各位置において連続的に変化するように形成されたものである。したがって、カム１０５をカムシャフト１０３の軸方向に移動させることにより、所望のカムプロファイル１１４を選択できる。
【０００６】
吸気バルブ１０６は、カム１０５によって直接往復運動させられるバルブリフタ１０７と、バルブリフタ１０７の先端部に設けられシリンダヘッド１０２の吸気口１１７を開閉するバルブヘッド１１８と、バルブリフタ１０７及びバルブヘッド１１８に弾力を与えるバルブスプリング１１９とを備えている。バルブリフタ１０７は、バルブヘッド１１８が先端部に固着されたバルブステム１２０と、バルブステム１２０の基端部に設けられたカム従動部１２１とを備える。カム従動部１２１の端面は、球面状に形成されているので、カム１０５のカムプロファイル１１４に従動しやすくなっている。
【０００７】
また、可変動弁機構１０１は、カム１０５を軸方向両側から挟持するとともに軸方向に押圧移動させる押動アーム１２５と、押動アーム１２５をカムシャフト１０３の軸方向に移動させる制御モータ１０９と、制御モータ１０９の動きを制御するコントローラ１０８と、エンジンの運転状態を検出する回転数センサ１２６ａなどの各種センサとを備える。回転数センサ１２６ａは、エンジンの回転数に対応するカムシャフト１０３の回転数を検出する。
【０００８】
押動アーム１２５は、コ字状のアーム部１２５ａと、アーム部１２５ａからカムシャフト１０３の軸直角方向へ延設されるとともにカムシャフト１０３と平行な送り雌ねじ１２７ａが形成された駆動部１２５ｂとを備えている。制御モータ１０９によって回転する送り雄ねじ１２７ｂが送り雌ねじ１２７ａに螺合することにより、カム１０５をカムシャフト１０３の軸方向に移動させる。
【０００９】
制御モータ１０９は、コントローラ１０８から出力される制御信号によって制御され、送り雄ねじ１２７ｂを所定数回転させることにより、押動アーム１２５を所定の軸方向位置に移動させることができる。コントローラ１０８は、回転数センサ１２６ａ等の各種センサからの入力信号に基づいて制御モータ１０９を駆動させ、エンジンの作動状態における最適なバルブタイミング及びリフト量を与えるカムプロファイル１１４がバルブリフタ１０７を往復駆動させるように、押動アーム１２５を介してカム１０５を移動させる。また、押動アーム１２５の軸方向位置を検出するカム位置センサ１２８が設けられており、カム１０５の移動位置をコントローラ１０８にフィードバックすることにより、カム１０５の正確な位置制御が可能になっている。
【００１０】
コントローラ１０８には、回転数センサ１２６ａ及びカム位置センサ１２８の他に、ラジエータの水温センサ１２６ｂ、エンジンの負荷状態を検出する負荷センサ１２６ｃ、車速を検出する速度センサ１２６ｄ等の各種センサが接続されいる。コントローラ１０８は、これらの各種センサの出力信号を入力し、これらの出力信号に基づく制御信号を制御モータ１０９へ出力することにより、カム１０５の位置制御を実行する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
カムには、正常位置範囲の上限値及び下限値が定められている。これらの上限値と下限値との間をカムが行き来していれば問題はない。しかし、カムの位置をモータで制御する際に、回転の惰性によってカムが正常位置範囲を飛び出て機構的に噛み込んでしまうおそれがある。このとき、カムは、強く噛み込んでしまうと、正常位置範囲への復帰が困難になる。
【００１２】
【発明の目的】
そこで、本発明の目的は、可変動弁機構におけるカムの噛み込みを防止し得る制御装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る制御装置は、カムプロファイルが軸方向で変化しているカムをカムシャフトの軸方向に移動させることにより、エンジンの吸気バルブ又は排気バルブの開閉タイミングやリフト量を連続的に変更する可変動弁機構の制御装置であって、エンジン状態を検出するエンジン状態センサと、前記カムシャフトの軸方向における前記カムの実際位置を検出するカム位置センサと、前記カムシャフトの軸方向において前記カムを移動するアクチュエータと、前記エンジン状態センサから得られたエンジン状態に基づき前記カムの目標位置を設定し、前記カム位置センサで得られた前記実際位置が当該目標位置に一致するように前記アクチュエータの動作を制御するコントローラとを備えたものである。そして、このコントローラは、次の機能を備えている。
【００１４】
前記カムの正常位置範囲の上限値よりも下側に上限用のしきい値を予め設定しておき、前記目標位置が当該しきい値を越えたときに当該しきい値を仮目標位置として設定し、一時的に前記目標位置に代えて当該仮目標位置に前記実際位置が一致するように前記アクチュエータの動作を制御する機能（請求項１）。前記カムの正常位置範囲の下限値よりも上側に下限用のしきい値を予め設定しておき、前記目標位置が当該しきい値を下回ったときに当該しきい値を仮目標位置として設定し、一時的に前記目標位置に代えて当該仮目標位置に前記実際位置が一致するように前記アクチュエータの動作を制御する機能（請求項２）。前記カムの正常位置範囲の上限値よりも下側及び下限値よりも上側にそれぞれ上限用及び下限用のしきい値を予め設定しておき、前記目標位置が当該上限用のしきい値を越えたとき又は当該下限用のしきい値を下回ったときに、当該しきい値を仮目標位置として設定し、一時的に前記目標位置に代えて前記仮目標位置に前記実際位置が一致するように前記アクチュエータの動作を制御する機能（請求項３）。
【００１５】
カムの目標位置が急に上限値に近づいたときに、実際位置が目標位置に一致するように制御していたのでは、実際位置が目標位置を越えてオーバシュートを起こすことにより、実際位置が上限値をも越えて、機構的な噛み込みが発生することがある。そこで、上限値よりも下側にしきい値を設定しておき、カムの目標位置がしきい値を越えたときに、実際位置がしきい値に一致するように一時的に制御することにより、噛み込みを防ぐ。カムの正常位置範囲の下限側にもしきい値を設けることにより、同様に噛み込みを防ぐことができる。
【００１６】
前記コントローラは、前記目標位置が前記上限用のしきい値を越えており、前記実際位置が当該しきい値を下回る一定値以下にあるときに、当該しきい値を前記仮目標位置として設定する機能を更に備えた（請求項４）、又は、前記目標位置が前記下限用のしきい値を下回っており、前記実際位置が当該しきい値を越える一定値以上にあるときに、当該しきい値を前記仮目標位置として設定する機能を更に備えた（請求項５）、としてもよい。
【００１７】
電源投入時などの初期状態において、目標位置が既に上限用のしきい値を越えている場合、目標位置がしきい値を下から上に通過したわけではないので、前述（請求項１）の処理は実行されない。しかし、実際位置がしきい値を下回る一定値以下にあるとき、実際位置と目標位置との差が大きいため、実際位置が目標位置に一致するように制御していたのでは、実際位置が上限値を越えて、機構的な噛み込みが発生することがある。そこで、実際位置がしきい値に一致するように一時的に制御することにより、噛み込みを防ぐ。下限用のしきい値でも同様に処理することにより、噛み込みを防ぐことができる。
【００１８】
前記コントローラは、前記実際位置が前記仮目標位置に達したときに、当該仮目標位置を変更して前記目標位置に近づける機能を更に備えた、としてもよい（請求項６）。実際位置が仮目標位置に達したときに、仮目標位置をより目標位置に近い値に変更する。この変更回数は、一回でもよいが、仮目標位置が目標位置に達するまで何回も繰り返すことが望ましい。
【００１９】
前記コントローラは、前記実際位置が前記目標位置と前記仮目標位置との間にあり、当該実際位置の時間変化である移動速度が一定値以下である場合に、当該実際位置を前記仮目標位置として設定する機能を更に備えた、としてもよい（請求項７）。カムの正常位置範囲の上限側で、カムの実際位置が目標位置以下かつ仮目標位置以上にあり、かつカムの移動速度が一定値以下であるとする。このとき、カムの実際位置は、仮目標位置をオーバシュートした後の極大値にあるので、このままにしておくと仮目標位置に戻ることになる。そこで、実際位置が仮目標位置に戻る無駄な時間を省くため、実際位置を仮目標位置として設定する。カムの正常位置範囲の下限側でも、同様である。
【００２０】
前記しきい値が複数設定された、としてもよい（請求項８）。しきい値を複数設定することにより、更に木目細かい制御が可能となる。
【００２１】
前記正常位置範囲の下限側をスロットル開度を小さくする方向とした場合、前記しきい値が複数設定され、前記下限用のしきい値は前記上限用のしきい値よりも多数設定された（請求項９）、又は、前記下限用の最も高いしきい値と前記下限値との差は、前記上限用の最も低いしきい値と前記上限値との差よりも大きい（請求項１０）、としてもよい。車両特に自動二輪車では、カムの正常位置範囲の下限側を頻繁に使用する。そこで、車両特に自動二輪車に適用するために、下限側において、上限側に比べて、しきい値を多く設定し、しきい値を設定する領域も広く採っている。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１［１］は、本発明に係る制御装置の一実施形態を示すブロック図である。図１［２］は、図１［１］の制御装置におけるカムの正常位置範囲を示す説明図である。以下、これらの図面に基づき説明する。
【００２３】
本実施形態の制御装置１０は、可変動弁機構（図７及び図８参照）を制御する装置であって、エンジン状態を検出するエンジン状態センサとしてのエンジン回転数センサ１２及びスロットル開度センサ１４と、カムシャフトの軸方向におけるカムの実際位置Ｃｐを検出するカム位置センサ１６と、カムシャフトの軸方向においてカムを移動するアクチュエータとしての直流モータ１８と、エンジン回転数センサ１２及びスロットル開度センサ１４から得られたエンジン状態に基づきカムの目標位置Ｃｐｍを設定し、カム位置センサ１６で得られた実際位置Ｃｐが目標位置Ｃｐｍに一致するように直流モータ１８の動作を（例えばＰＩＤ制御によって）制御するコントローラ２０とを備えたものである。そして、コントローラ２０は、例えばマイクロコンピュータ及びコンピュータ・プログラムからなり、次の（１）〜（４）の機能を備えている。
【００２４】
（１）．カムの正常位置範囲の上限値Ｈ１よりも下側にしきい値ａを予め設定しておき、目標位置Ｃｐｍがしきい値ａを越えたときにしきい値ａを仮目標位置Ｃｐｍｚとして設定し、一時的に目標位置Ｃｐｍに代えて仮目標位置Ｃｐｍｚに実際位置Ｃｐが一致するように直流モータ１８の動作を制御する機能。カムの正常位置範囲の下限値Ｌ１よりも上側にしきい値ｂを予め設定しておき、目標位置Ｃｐｍがしきい値ｂを下回ったときにしきい値ｂを仮目標位置Ｃｐｍｚとして設定し、一時的に目標位置Ｃｐｍに代えて仮目標位置Ｃｐｍｚに実際位置Ｃｐが一致するように直流モータ１８の動作を制御する機能。
【００２５】
カムの目標位置Ｃｐｍが急に上限値Ｈ１に近づいたときに、実際位置Ｃｐが目標位置Ｃｐｍに一致するように制御していたのでは、実際位置Ｃｐが目標位置Ｃｐｍを越えてオーバシュートを起こすことにより、実際位置Ｃｐが上限値Ｈ１をも越えて機構的な噛み込みが発生することがある。そこで、上限値Ｈ１よりも下側にしきい値ａを設定しておき、カムの目標位置Ｃｐｍがしきい値ａを越えたときに、実際位置Ｃｐがしきい値ａに一致するように一時的に制御することにより、噛み込みを防ぐ。カムの正常位置範囲の下限側にもしきい値ｂを設けることにより、同様に噛み込みを防ぐことができる。
【００２６】
（２）．目標位置Ｃｐｍがしきい値ａを越えており、実際位置Ｃｐがしきい値ａを下回る一定値ａ−ＨＳ以下にあるときに、しきい値ａを仮目標位置Ｃｐｍｚとして設定する機能。目標位置Ｃｐｍがしきい値ｂを下回っており、実際位置Ｃｐがしきい値ｂを越える一定値ｂ＋ＨＳ以上にあるときに、しきい値ｂを仮目標位置Ｃｐｍｚとして設定する機能。
【００２７】
電源投入時などの初期状態において、目標位置Ｃｐｍが既にしきい値ａを越えている場合、目標位置Ｃｐｍがしきい値ａを下から上に通過したわけではないので、上記（１）の処理は実行されない。しかし、実際位置Ｃｐがしきい値ａを下回る一定値ａ−ＨＳ以下にあるとき、実際位置Ｃｐと目標位置Ｃｐｍとの差が大きいため、実際位置Ｃｐが目標位置Ｃｐｍに一致するように制御していたのでは、実際位置Ｃｐが上限値Ｈ１を越えて機構的な噛み込みが発生することがある。そこで、実際位置Ｃｐがしきい値ａに一致するように一時的に制御することにより、噛み込みを防ぐ。下限用のしきい値ｂでも同様に処理することにより、噛み込みを防ぐことができる。
【００２８】
（３）．実際位置Ｃｐが仮目標位置Ｃｐｍｚに達したときに、仮目標位置Ｃｐｍｚを変更して目標位置Ｃｐｍに近づける機能。実際位置Ｃｐが仮目標位置Ｃｐｍｚに達したときに、仮目標位置Ｃｐｍｚをより目標位置Ｃｐｍに近い値に変更する。この変更回数は、一回でもよいが、仮目標位置Ｃｐｍｚが目標位置Ｃｐｍに達するまで何回も繰り返すことが望ましい。
【００２９】
（４）．実際位置Ｃｐが目標位置Ｃｐｍと仮目標位置Ｃｐｍｚとの間にあり、実際位置Ｃｐの時間変化である移動速度Ｖが一定値以下である場合に、実際位置Ｃｐを仮目標位置Ｃｐｍｚとして設定する機能。カムの正常位置範囲の上限側で、カムの実際位置Ｃｐが目標位置Ｃｐｍ以下かつ仮目標位置Ｃｐｍｚ以上にあり、かつカムの移動速度Ｖが一定値以下であるとする。このとき、カムの実際位置Ｃｐは、仮目標位置Ｃｐｍｚをオーバシュートした後の極大値にあるので、このままにしておくと仮目標位置Ｃｐｍｚに戻ることになる。そこで、実際位置Ｃｐが仮目標位置Ｃｐｍｚに戻る無駄な時間を省くため、実際位置Ｃｐを仮目標位置Ｃｐｍｚとして設定する。カムの正常位置範囲の下限側でも、同様である。
【００３０】
また、本実施形態では、しきい値ａ，…，ｂ，…が複数設定されている。しきい値ａ，…，ｂ，…を複数設定することにより、更に木目細かい制御が可能となる。また、下限用のしきい値ｂ，…は上限用のしきい値ａ，…よりも多数設定されている。しかも、下限用の最も高いしきい値ｂと下限値Ｌ１との差は、上限用の最も低いしきい値ａと上限値Ｈ１との差よりも大きい。車両特に自動二輪車では、カムの正常位置範囲の下限側をスロットル開度を小さくする方向とした場合、その下限側を頻繁に使用する。そこで、車両特に自動二輪車に適用するために、下限側において、上限側に比べて、しきい値を多く設定し、しきい値を設定する領域も広く採っている。
【００３１】
図２［１］は従来技術の動作を示すグラフであり、図２［２］は図１の制御装置の動作（第一実施例）を示すグラフである。以下、この図面に基づき説明する。
【００３２】
図２［１］の従来技術では、実際位置Ｃｐが目標位置Ｃｐｍに一致するように制御する。そのため、実際位置Ｃｐが目標位置Ｃｐｍを越えてオーバシュートを起こすことにより、実際位置Ｃｐが上限値Ｈ１をも越えて機構的な噛み込みが発生するおそれがある。
【００３３】
これに対し、図２［２］の第一実施例では、正常位置範囲の上限値Ｈ１よりも下側にしきい値ａを予め設定しておき、目標位置Ｃｐｍがしきい値ａを越えたときにしきい値ａを仮目標位置Ｃｐｍｚとして設定し、目標位置Ｃｐｍに代えて仮目標位置Ｃｐｍｚに実際位置Ｃｐが一致するように制御する。そして、仮目標位置Ｃｐｍｚに実際位置Ｃｐが達したときに、仮目標位置Ｃｐｍｚを変更して目標位置Ｃｐｍに近づける。そのため、実際位置Ｃｐがオーバシュートを起こすことなく目標位置Ｃｐｍに徐々に近づくので、噛み込みを防ぐことができる。
【００３４】
図３［１］は図１の制御装置の動作（第二実施例）を示すグラフであり、図３［２］は図１の制御装置の動作（第三実施例）を示すグラフである。以下、この図面に基づき説明する。
【００３５】
図３［１］の第二実施例では、正常位置範囲の上限値Ｈ１よりも下側にしきい値ａを予め設定しておき、目標位置Ｃｐｍがしきい値ａを越えたときにしきい値ａを仮目標位置Ｃｐｍｚとして設定し、目標位置Ｃｐｍに代えて仮目標位置Ｃｐｍｚに実際位置Ｃｐが一致するように制御する。そして、仮目標位置Ｃｐｍｚに実際位置Ｃｐが達したときに、仮目標位置Ｃｐｍｚを変更して目標位置Ｃｐｍに近づける。そのため、実際位置Ｃｐが目標位置Ｃｐｍに徐々に近づくので、噛み込みを防ぐことができる。
【００３６】
図３［２］の第三実施例では、図３［１］の第二実施例の動作に加え、実際位置Ｃｐが目標位置Ｃｐｍと仮目標位置Ｃｐｍｚとの間にあり、実際位置Ｃｐの時間変化である移動速度Ｖが一定値以下である場合（時間ｔＳ）に、実際位置Ｃｐを仮目標位置Ｃｐｍｚとして設定する。時間ｔＳにおいて、実際位置Ｃｐは、仮目標位置Ｃｐｍｚをオーバシュートした後の極大値にあるので、このままにしておくと仮目標位置Ｃｐｍｚに戻ることになる。そこで、実際位置Ｃｐが仮目標位置Ｃｐｍｚに戻る無駄な時間を省くため、実際位置Ｃｐを仮目標位置Ｃｐｍｚとして設定する。換言すると、時間ｔＳにおいて、実際位置Ｃｐの移動速度Ｖが止まったら仮目標位置Ｃｐｍｚをそこまでジャンプさせるため、その分だけ時間を短縮可能である。
【００３７】
図４は、図１の制御装置におけるコントローラの動作の一例を示すフローチャートである。以下、図１及び図４に基づき、コントローラ２０の動作を説明する。
【００３８】
カムの正常位置範囲の上限値をＨ１、カムの実際位置をＣｐ、仮目標位置をＣｐｍｚ、そのベースとなる目標位置をＣｐｍとする。上限値Ｈ１からｔ１内側（下側）にしきい値ａを設ける。すなわち、ａ＝Ｈ１−ｔ１となる。制御装置１０は、カムの正常位置範囲の上限値Ｈ１付近に目標位置Ｃｐｍが来たとき、一時的にその手前に仮目標位置Ｃｐｍｚを設定する。
【００３９】
まず、目標位置Ｃｐｍがしきい値ａを下から上方向に横切った場合（ステップ１０１〜１０３）、一時的にＣｐｍｚ＝ａに設定する（ステップ１０５）。Ｃｐｍ＞ａかつＣｐ＜ａ−ＨＳ（ＨＳは定数）の場合も（ステップ１０４）、Ｃｐｍｚ＝ａに設定する（ステップ１０５）。それ以外の場合は、Ｃｐｍｚ＝Ｃｐｍとする（ステップ１０７）。Ｃｐｍｚ＝ａに設定した場合は、フラグを‘１’にする（ステップ１０６）。
【００４０】
実際位置Ｃｐが一時的に設定した仮目標位置Ｃｐｍｚ（＝ａ）に到達した場合、仮目標位置Ｃｐｍｚを徐々に目標位置Ｃｐｍに近づける（ステップ２０１〜２０７）。まず、実際位置Ｃｐが仮目標位置Ｃｐｍｚ（＝ａ）をオーバシュートしたら（ステップ２０１）、実際位置Ｃｐの上方向への加速が止まった時点で（ステップ２０２）、仮目標位置Ｃｐｍｚを実際位置Ｃｐまでジャンプさせる（ステップ２０３，２０４）。このジャンプさせることにより、その間の時間ロスを短縮し、急加速等も可能である。続いて、仮目標位置Ｃｐｍｚを徐々に目標位置Ｃｐｍに近づけ（ステップ２０５，２０７）、仮目標位置Ｃｐｍｚが目標位置Ｃｐｍに達したら（ステップ２０５）、フラグを‘０’にして終了する（ステップ２０６）。以上の処理は、一定のサンプリング時間ごとに実行される。
【００４１】
しきい値は、ａ以外にもａ’，ａ”，…，（ａ＜ａ’＜ａ”＜…）と複数設けてもよい。すなわち、ａ’＝Ｈ１−ｔ１’，ａ”＝Ｈ１−ｔ１”（ｔ１＞ｔ１’＞ｔ１”＞…）である。その場合は、いずれかのしきい値ａ，…で条件を満たした場合に、仮目標位置Ｃｐｍｚをそのしきい値ａ，…に設定する。ただし、しきい値ａ，…の中で最もＨ１に近いものは、その位置から起こり得る急激な速度で上限値Ｈ１に目標位置Ｃｐｍを変更したとしても、噛み込まないような値に設定すべきである。あまり上限値Ｈ１から離れているとその可能性が高いので、しきい値ａ，…を設定する際には注意する必要がある。以上の制御により、カムのオーバシュートによる正常位置範囲の上限値Ｈ１への噛み込みを、防止することができる。正常位置範囲の下限側についても、同様である。
【００４２】
図５は、図１の制御装置を自動二輪車に適用した場合の、あるエンジン回転数におけるスロットル開度とカムの目標位置との関係を示すグラフである。図５の縦軸は、カムの目標位置に対応する電圧値で示している。以下、図１及び図５に基づき、しきい値について更に詳しく説明する。
【００４３】
コントローラ２０は、スロットル開度センサ１４の出力信号やエンジン回転数センサ１２の出力信号に基づき、カムの目標位置Ｃｐｍを算出する。スロットル開度が大きくなる方向は、カムの目標位置Ｃｐｍの上限に近づく方向（例えば図７の方向Ｑ）である。逆に、スロットル開度が小さくなる方向は、カムの目標位置Ｃｐｍの下限に近づく方向（例えば図７の方向Ｐ）である。
【００４４】
自動二輪車では、上限値Ｈｌよりも下限値Ｌ１に近い部分での使用頻度が大きい。上限値Ｈ１に近い部分は、急加速時など瞬間的に使用する程度である。これに対し、下限値Ｌ１に近い部分は、急減速時やギヤチェンジ時などで頻繁に使用する。また、自動二輪車においては、スロットルを閉じる方向にスプリング等で力がかかっているため、運転者が同じようにスロットルを急激に作動させた場合でも、下限値Ｌ１に近づくときの方が、上限値Ｈ１に近づくときよりも早くカム位置が移動する。以上の理由から、下限値Ｌ１側の方が、仮目標位置Ｃｐｍｚのベースになるしきい値ｂ，…の数を多くとることが望ましい。つまり、図１［２］において、｛ａ，ａ’，ａ”，…の数｝≦｛ｂ，ｂ’，ｂ”，…の数｝とする。また、下限値Ｌ１としきい値ｂ，…との差を、上限値Ｈ１としきい値ａ，…との差に比べて大きめに設定しておく方が、下限方向での噛み込み防止の効果が大きくなるので、制御装置１０の性能向上が期待できる。つまり、図１［２］において、｜Ｈ１−ａ｜≦｜Ｌ１−ｂ｜，｜Ｈ１−ａ’｜≦｜Ｌ１−ｂ’｜，…とする。
【００４５】
次に、仮目標位置Ｃｐｍｚの決め方について、図１［２］に基づき更に詳しく説明する。
【００４６】
予め、しきい値（ａ，ａ’，ａ”，…，ｂ，ｂ’，ｂ”，…）を、モータの慣性力等を考慮して、噛み込む心配がない値に初期設定しておく。そして、下記▲１▼，▲２▼のどちらかを満たす場合、仮目標位置Ｃｐｍｚを該当するしきい値に設定する。▲１▼．目標位置Ｃｐｍが、あるしきい値を正常位置範囲の内から外方向に横切った場合。▲２▼目標位置Ｃｐｍが、正常位置範囲においてあるしきい値の外側に存在し、実際位置Ｃｐがそのしきい値の内側に存在する場合。
【００４７】
ただし、該当するしきい値が複数ある場合の優先順位は、「内側のしきい値＞外側のしきい値」とする。例えば、Ｃｐｍ＝１．２、Ｃｐ＝１．８、ｂ＝１．７、ｂ’＝１．５、ｂ”＝１．３のとき、ｂ，ｂ’，ｂ”はすべて▲２▼の条件を満たすが、最も内側のしきい値を優先させるため、ｂを設定して、Ｃｐｍｚ＝１．７となる。なお、各数値は図５の縦軸に準ずる。
【００４８】
すなわち、仮目標位置Ｃｐｍｚの決め方は、その時の状態及び予め設定したしきい値に依存する。また、今までに数多く繰り返された制御状態を記憶し、それらのデータを元にしきい値をより適した値に微調整・更新・記憶させることにより、性能を更に向上させることが可能である。
【００４９】
図６は、図１の制御装置の動作（第四実施例）を示すグラフである。以下、実際位置Ｃｐが仮目標位置Ｃｐｍｚに到達した後における、次の仮目標位置Ｃｐｍｚの決め方について、図６に基づき更に詳しく説明する。
【００５０】
実際位置Ｃｐが一旦仮目標位置Ｃｐｍｚ（＝ｂ）に到達した後は、仮目標位置Ｃｐｍｚを予め設定してある勾配に基づいて、徐々に目標位置Ｃｐｍに近づける。
【００５１】
このとき、勾配をある区間ごと（例えばｂ〜ｂ’、ｂ’〜Ｌ１）に別々に設定することにより、一層精度の高い制御が可能である。例えば、Ｃｐｍｚがｂ→ｂ’の区間では５［Ｖ／秒］、ｂ’→ｂ”の区間では３［Ｖ／秒］、…等となる。なお、各数値は図５の縦軸に準ずる。
【００５２】
また、実際位置Ｃｐの移動速度Ｖに応じて勾配を変化させることにより、精度の向上が可能である。例えば、一定値をｘｖｓ１とすると、Ｖ≦ｘｖｓ１であれば勾配＝５［Ｖ／秒］、Ｖ＞ｘｖｓ１であれば勾配＝３［Ｖ／秒］、…等となる。
【００５３】
なお、実際位置Ｃｐの移動速度Ｖは、モータの動きが例えばＰＩＤ制御されるため、実際位置Ｃｐと目標位置Ｃｐｍとの差が急激に大きくなるほど速くなる。目標位置Ｃｐｍｚの変化速度は、上記勾配の設定の仕方によって、任意に設定及び変更することが可能である。
【００５４】
【発明の効果】
請求項１記載の制御装置によれば、カムの正常位置範囲の上限値よりも下側に上限用のしきい値を予め設定しておき、目標位置がしきい値を越えたときにしきい値を仮目標位置として設定し、一時的に目標位置に代えて仮目標位置に実際位置が一致するようにアクチュエータの動作を制御することにより、実際位置のオーバシュートを抑制できるので、実際位置が上限値を越えることによる噛み込みの発生を防止できる。
【００５５】
請求項２記載の制御装置によれば、カムの正常位置範囲の下限値よりも上側に下限用のしきい値を予め設定しておき、目標位置がしきい値を下回ったときにしきい値を仮目標位置として設定し、一時的に目標位置に代えて仮目標位置に実際位置が一致するようにアクチュエータの動作を制御することにより、実際位置のアンダシュートを抑制できるので、実際位置が下限値を下回ることによる噛み込みの発生を防止できる。
【００５６】
請求項３記載の制御装置によれば、カムの正常位置範囲の上限値よりも下側及び下限値よりも上側にそれぞれ上限用及び下限用のしきい値を予め設定しておき、目標位置が上限用のしきい値を越えたとき又は下限用のしきい値を下回ったときに、しきい値を仮目標位置として設定し、一時的に目標位置に代えて仮目標位置に実際位置が一致するようにアクチュエータの動作を制御することにより、実際位置のオーバシュート及びアンダシュートを抑制できるので、実際位置が上限値を越えること又は下限値を下回ることによる噛み込みの発生を防止できる。
【００５７】
請求項４記載の制御装置によれば、目標位置が上限用のしきい値を越えており、実際位置がしきい値を下回る一定値以下にあるときに、しきい値を仮目標位置として設定することにより、電源投入時などの初期状態に目標位置が既に上限用のしきい値を越えている場合でも、噛み込みの発生を防止できる。
【００５８】
請求項５記載の制御装置によれば、目標位置が下限用のしきい値を下回っており、実際位置がしきい値を越える一定値以上にあるときに、しきい値を仮目標位置として設定することにより、電源投入時などの初期状態に目標位置が既に下限用のしきい値を下回っている場合でも、噛み込みの発生を防止できる。
【００５９】
請求項６記載の制御装置によれば、実際位置が仮目標位置に達したときに、仮目標位置を変更して目標位置に近づけることにより、実際位置を徐々に目標位置に近づけることができるので、実際位置のオーバシュート及びアンダシュートをより抑制できる。
【００６０】
請求項７記載の制御装置によれば、実際位置が目標位置と仮目標位置との間にあり、実際位置の移動速度が一定値以下である場合に、実際位置を仮目標位置として設定することにより、実際位置が仮目標位置に戻る無駄な時間を省くことができるため、実際位置を目標位置に一致させる時間を短縮できる。
【００６１】
請求項８記載の制御装置によれば、しきい値が複数設定されているので、更に木目細かい制御が可能となる。換言すると、一つのしきい値ではカバーしきれない部分をカバーすることができる。
【００６２】
請求項９記載の制御装置によれば、下限用のしきい値が上限用のしきい値よりも多数設定されているので、カムの正常位置範囲の下限側を頻繁に使用する車両特に自動二輪車に好適に用いることができる。
【００６３】
請求項１０記載の制御装置によれば、下限用の最も高いしきい値と下限値との差が上限用の最も低いしきい値と上限値との差よりも大きいので、カムの正常位置範囲の下限側を頻繁に使用する車両特に自動二輪車に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１［１］は本発明に係る制御装置の一実施形態を示すブロック図であり、図１［２］は図１［１］の制御装置におけるカムの正常位置範囲を示す説明図である。
【図２】図２［１］は従来技術の動作を示すグラフであり、図２［２］は図１の制御装置の動作（第一実施例）を示すグラフである。
【図３】図３［１］は図１の制御装置の動作（第二実施例）を示すグラフであり、図３［２］は図１の制御装置の動作（第三実施例）を示すグラフである。
【図４】図１の制御装置におけるコントローラの動作の一例を示すフローチャートである。
【図５】図１の制御装置を自動二輪車に適用した場合の、あるエンジン回転数におけるスロットル開度とカムの目標位置との関係を示すグラフである。
【図６】図１の制御装置の動作（第四実施例）を示すグラフである。
【図７】可変動弁機構の一例を示す構成図である。
【図８】図７の可変動弁機構におけるカムを示す斜視図である。
【符号の説明】
１０　制御装置
１２　エンジン回転数センサ（エンジン状態センサ）
１４　スロットル開度センサ（エンジン状態センサ）
１６　カム位置センサ
１８　直流モータ（アクチュエータ）
２０　コントローラ
Ｃｐ　実際位置
Ｃｐｍ　目標位置
Ｃｐｍｚ　仮目標位置
Ｈ１　上限値
Ｌ１　下限値
ａ，ａ’，ａ”，ｂ，ｂ’，ｂ”　しきい値
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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