(57)【要約】【課題】センサの異常時にアクチュエータに対する連続駆動を不要にしつつ、機関出力を確保するための所望のバルブ特性で機関バルブをリフトさせることのできる内燃機関の可変動弁装置を提供する。【解決手段】エンジンは吸気バルブの作用角をモータにより変更する作用角可変機構と、モータ回転角を検出する回転角センサと、作用角についての保持条件（作用角が最大値であること）が満たされると作用角可変機構を機械的に保持する保持機構とを備える。電子制御装置は、回転角センサの異常時には、作用角可変機構を保持機構により保持される状態にするための保持移行用制御指令値をモータに出力する（ステップ１２０，１３０）。その出力後に、作用角の変更に応じて変化する吸入空気量が保持条件に相応する保持相応条件（吸入空気量が判定値よりも多いこと）を満たしていないと保持移行用制御指令値を再びモータに出力する（ステップ１４０〜１６０）。【選択図】      図１２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関における機関バルブの作用角及び最大リフト量の少なくとも一方をバルブ特性とし、制御指令値に応じて作動するアクチュエータにより前記バルブ特性を変更する可変動弁機構と、前記機関バルブのバルブ特性を検出するセンサとを備え、前記センサの正常時には同センサの検出結果に応じた制御指令値を前記アクチュエータに出力するようにした内燃機関の可変動弁装置において、
前記バルブ特性についての所定の保持条件が満たされると前記可変動弁機構をそのときの状態に機械的に保持する保持機構と、
前記センサの異常時には、前記可変動弁機構を前記保持機構により保持される状態にするための保持移行用制御指令値を前記アクチュエータに出力し、その出力後に、前記バルブ特性の変更に応じて変化する内燃機関の運転状態に関するパラメータが前記保持条件に相応する保持相応条件を満たしていないと、前記保持移行用制御指令値を再び前記アクチュエータに出力する制御手段と
を備えることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記保持移行用制御指令値の出力後に前記パラメータが前記保持相応条件を満たしていると、同出力後の所定時間にわたり前記保持移行用制御指令値の出力を停止する請求項１に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記所定時間の経過後に前記パラメータが前記保持相応条件を満たしていないと、前記保持移行用制御指令値を再び前記アクチュエータに出力する請求項２に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項４】
前記保持条件は前記作用角又は前記最大リフト量が最大になることである請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項５】
前記可変動弁機構は吸気バルブのバルブ特性を変更するものであり、前記内燃機関の運転状態に関するパラメータは前記可変動弁機構による前記バルブ特性の変更に伴い変化する吸入空気量又は吸気圧であり、前記保持相応条件は前記パラメータが所定値よりも大きくなることである請求項１〜４のいずれか１つに記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項６】
前記アクチュエータは通電により出力軸が回転し、その回転により前記機関バルブのバルブ特性を変更するモータである請求項１〜５のいずれか１つに記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項７】
前記モータの出力軸が前記バルブ特性の前記保持条件に対応する角度を越えて回転するのを規制する回転規制部材をさらに備え、前記制御手段は、前記センサの異常時には、前記モータに流れる電流が前記回転規制部材の規制により所定値よりも大きくなるまで同モータに通電する請求項６に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項８】
前記可変動弁機構は、
前記アクチュエータにより軸方向へ移動させられるコントロールシャフトと、
前記コントロールシャフト上にそれぞれ揺動可能に設けられた入力アーム及び出力アームと、
前記コントロールシャフトと、前記入力アーム及び前記出力アームとの間に設けられたスライダと
を備え、前記内燃機関のカムシャフトによる前記入力アームの揺動を前記スライダを介して前記出力アームに伝達して前記機関バルブを駆動するとともに、前記アクチュエータによる前記コントロールシャフトの軸方向の移動に伴う前記スライダの変位により、前記入力アーム及び前記出力アームの相対位相差を変更して前記バルブ特性を変更するものである請求項１〜７のいずれか１つに記載の内燃機関の可変動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に設けられた吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方のバルブ特性を可変とする内燃機関の可変動弁装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば車両に搭載される内燃機関にあっては、吸気バルブの作用角、最大リフト量等のバルブ特性を機関運転状態に応じて可変とする可変動弁装置を設けることが提案されている。この技術によれば、例えば内燃機関の低回転低負荷域では、吸気バルブの作用角を小さくして吸気ポートを通じて各気筒に吸入される空気の量（吸入空気量）を制御する。この制御により、スロットルバルブの開度制御によって生ずるポンピングロスを小さくし、燃費の向上を図ることができる。また、高回転高負荷域では吸気バルブの作用角を大きくし、吸気充填効率の向上により出力の増加を確保することができる。
【０００３】
上記可変動弁装置の１つとして、例えば特許文献１には、電動モータ等のアクチュエータによって制御軸の回転角度を変化させて吸気バルブの作用角を連続的に変化させる技術が記載されている。この可変動弁装置では、制御軸の回転角度がポテンショメータ等のセンサによって検出され、その回転角度に基づいて吸気バルブの実作用角が算出される。また、機関運転状態に基づき吸気バルブの目標作用角が算出される。そして、センサの正常時には、実作用角が目標作用角となるようにアクチュエータに対する通電がフィードバック制御される。
【０００４】
一方、センサの異常時には制御軸の回転角度を正確に検出できず、実作用角の正確な算出及びその実作用角に基づくフィードバック制御ができなくなる。反面、制御軸の回転角度がピン、ストッパ等により所定の範囲に規制されることから、制御軸の回転方向を切替えることにより、吸気バルブの作用角を最小値又は最大値のいずれかに保持することは可能である。そこで、センサの異常時には、最小値又は最大値のいずれか一方が目標作用角として設定される。そして、こうして設定された目標作用角となるようにアクチュエータに対する通電がオープンループ制御される。
【０００５】
なお、本発明にかかる先行技術文献としては、前述した特許文献１のほかにも下記に示す特許文献２及び特許文献３が挙げられる。
【特許文献１】特開２００２−５４４６６号公報
【特許文献２】特開２０００−３１４３２９号公報
【特許文献３】特開２００２−３４９２１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、センサの異常時には、吸気バルブの作用角を最小値又は最大値に保持するためにアクチュエータに連続して通電する必要があり、電動モータを含む各種電子部品には連続通電に耐え得る性能が要求される。しかし、こうした要求を満たす電子部品を用いるとコストアップが避けられない。
【０００７】
これに対しては、最小値又は最大値に対応する回転角度（保持角度）に制御軸を保持する機構を設け、この保持角度まで制御軸を回転させるための見込みの通電量に基づいて電動モータに通電した後、通電を停止することが考えられる。
【０００８】
しかしながら、見込みの通電量では、車両の運転状態の変化や可変動弁装置の経時変化等、様々な要因により、実際には制御軸が保持角度まで回転されないことがある。また、一度は保持角度まで回転されたものの、その後に保持角度から外れてしまうこともある。これらの場合には吸気バルブが所定の作用角でリフトしないため、所定量の空気が得られず、要求する機関出力を確保できずにドライバビリティが悪化するおそれがある。なお、こうした不具合は、吸気バルブに限らず排気バルブのバルブ特性を可変とする可変動弁装置でも同様に起こり得る。
【０００９】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、センサの異常時にアクチュエータに対する連続駆動を不要にしつつ、機関出力を確保するための所望のバルブ特性で機関バルブをリフトさせることのできる内燃機関の可変動弁装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以下、上記目的を達成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に記載の発明では、内燃機関における機関バルブの作用角及び最大リフト量の少なくとも一方をバルブ特性とし、制御指令値に応じて作動するアクチュエータにより前記バルブ特性を変更する可変動弁機構と、前記機関バルブのバルブ特性を検出するセンサとを備え、前記センサの正常時には同センサの検出結果に応じた制御指令値を前記アクチュエータに出力するようにした内燃機関の可変動弁装置において、前記バルブ特性についての所定の保持条件が満たされると前記可変動弁機構をそのときの状態に機械的に保持する保持機構と、前記センサの異常時には、前記可変動弁機構を前記保持機構により保持される状態にするための保持移行用制御指令値を前記アクチュエータに出力し、その出力後に、前記バルブ特性の変更に応じて変化する内燃機関の運転状態に関するパラメータが前記保持条件に相応する保持相応条件を満たしていないと、前記保持移行用制御指令値を再び前記アクチュエータに出力する制御手段とを備えている。
【００１１】
上記の構成によれば、センサの正常時には、その検出結果に応じた制御指令値がアクチュエータに出力され、同アクチュエータが作動して機関バルブのバルブ特性が目的とする特性に変更される。
【００１２】
これに対し、センサの異常時には、センサの検出結果に応じた制御指令値の出力ができなくなる。しかし、機関バルブのバルブ特性についての保持条件が満たされれば、保持機構によって可変動弁機構をそのときの状態に保持することは可能である。このことから、センサの異常時には、センサの検出結果に応じた制御指令値に代えて、可変動弁機構を保持機構により保持される状態にするための保持移行用制御指令値がアクチュエータに出力される。この保持移行用制御指令値に応じたアクチュエータの作動によりバルブ特性が変更される。この変更により、基本的にはバルブ特性についての保持条件が満たされ、保持機構により可変動弁機構がそのときの状態に機械的に保持される。この際、保持条件が、機関出力との関係において適切に設定されていれば、前記のように保持条件が満たされることで機関出力が確保される。また、保持期間中には、アクチュエータによって可変動弁機構をそのときの状態に保持しなくてもよくなり、同アクチュエータに対する保持移行用制御指令値の出力の停止が可能になる。
【００１３】
しかし、保持移行用制御指令値はセンサの検出結果を反映した値ではないことから見込みの値となる。このため、内燃機関の運転状態の変化や可変動弁機構の経時変化等、様々な要因により、変更されたバルブ特性が実際には保持条件を満たさず、保持機構による保持が行われないおそれがある。また、バルブ特性が保持条件を満たして保持機構による保持が一度は行われても、その後に保持条件を満たさなくなるおそれもある。
【００１４】
この点、請求項１に記載の発明では、前述した保持移行用制御指令値が出力された後に、バルブ特性の変更に応じて変化する内燃機関の運転状態に関するパラメータが、保持条件に相応する保持相応条件を満たしているかどうかが判定される。そして、パラメータが保持相応条件を満たしていないと、保持移行用制御指令値が再びアクチュエータに出力される。この出力に応じてアクチュエータが作動してバルブ特性が変更され、保持条件を満たすようになる。
【００１５】
このように、センサの異常時において、バルブ特性が保持条件を満たしている場合には、可変動弁機構の連続駆動のためにアクチュエータに保持移行用制御指令値を出力し続けなくてもよく、耐久性の高いアクチュエータ等を用いなくてもすむようになる。また、バルブ特性が保持条件を満たさなかったり、一旦、保持条件を満たしたが、その後に満たさなくなったりしても、可変動弁機構を保持機構により保持される状態にして、機関バルブを所定のバルブ特性でリフトさせて機関出力を確保することが可能となる。
【００１６】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記制御手段は、前記保持移行用制御指令値の出力後に前記パラメータが前記保持相応条件を満たしていると、同出力後の所定時間にわたり前記保持移行用制御指令値の出力を停止するものであるとする。
【００１７】
上記の構成によれば、センサの異常時において、保持移行用制御指令値が出力された後に、内燃機関の運転状態に関するパラメータが保持相応条件を満たしていると、可変動弁機構が、保持機構により保持され得る状態になっているといえる。従って、この場合には所定時間にわたり保持移行用制御指令値の出力が停止されるが、保持機構により可変動弁機構をそのときの状態（バルブ特性が保持条件を満たす状態）に保持することが可能である。このため、耐久性の高いアクチュエータを用いなくてもすむという請求項１に記載の発明の効果がより一層確実なものとなる。
【００１８】
請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の発明において、前記制御手段は、前記所定時間の経過後に前記パラメータが前記保持相応条件を満たしていないと、前記保持移行用制御指令値を再び前記アクチュエータに出力するものであるとする。
【００１９】
ここで、保持移行用制御指令値の出力に応じてパラメータが一旦保持相応条件を満たし、バルブ特性が保持条件を満たしても、その後に同パラメータが保持相応条件を満たさなくなることがあり得る。この点、請求項３に記載の発明では、保持移行用制御指令値の出力が所定時間にわたって停止された後に、パラメータが保持相応条件を満たしているかどうかが判定される。そして、保持相応条件を満たしていない場合には、保持移行用制御指令値が再びアクチュエータに出力される。この出力に応じてアクチュエータが作動してバルブ特性が変更されて前記保持条件を満たすようになる。従って、保持機構によって可変動弁機構をそのときの状態に保持し、機関出力を確保することができる。
【００２０】
請求項４に記載の発明では、請求項１〜３のいずれか１つに記載の発明において、前記保持条件は前記作用角又は前記最大リフト量が最大になることであるとする。
上記の構成によれば、センサの異常時には、保持移行用制御指令値の出力によりアクチュエータが作動してバルブ特性が変更される。この変更により、機関バルブの作用角又は最大リフト量が最大になって保持条件を満たすと、保持移行用制御指令値の出力が停止されても、保持機構により可変動弁機構がそのときの状態に保持される。従って、例えば可変動弁機構が吸気バルブのバルブ特性を変更するものである場合には、作用角又は最大リフト量を最大としたバルブ特性で吸気バルブがリフトされることとなる。その結果、必要量の空気を内燃機関に吸入して機関出力を確保することが可能となる。
【００２１】
請求項５に記載の発明では、請求項１〜４のいずれか１つに記載の発明において、前記可変動弁機構は吸気バルブのバルブ特性を変更するものであり、前記内燃機関の運転状態に関するパラメータは前記可変動弁機構による前記バルブ特性の変更に伴い変化する吸入空気量又は吸気圧であり、前記保持相応条件は前記パラメータが所定値よりも大きくなることであるとする。
【００２２】
上記の構成によれば、吸気バルブのバルブ特性が変更されると、その変更に伴い吸入空気量や吸気圧も変化する。このように、バルブ特性との間に相関関係の見られる吸入空気量や吸気圧を内燃機関の運転状態に関するパラメータとし、これを保持相応条件の成否判定に用いることで、センサの検出結果を用いなくても、可変動弁機構が保持機構により保持される状態になっているかどうかを判定することが可能となる。
【００２３】
請求項６に記載の発明では、請求項１〜５のいずれか１つに記載の発明において、前記アクチュエータは通電により出力軸が回転し、その回転により前記機関バルブのバルブ特性を変更するモータであるとする。
【００２４】
上記の構成によれば、センサの異常時には、可変動弁機構を保持機構により保持される状態にするための保持移行用制御指令値が出力される。この出力に応じた通電によりモータの出力軸が回転してバルブ特性が変更される。この変更により、バルブ特性についての保持条件が満たされ、保持機構により可変動弁機構がそのときの状態に保持されると、モータによって可変動弁機構をそのときの状態に保持しなくてもよくなり、同モータに通電し続けなくてもすむ。
【００２５】
請求項７に記載の発明では、請求項６に記載の発明において、前記モータの出力軸が前記バルブ特性の前記保持条件に対応する角度を越えて回転するのを規制する回転規制部材をさらに備え、前記制御手段は、前記センサの異常時には、前記モータに流れる電流が前記回転規制部材の規制により所定値よりも大きくなるまで同モータに通電するものとする。
【００２６】
上記の構成によれば、モータの出力軸のある回転角度と保持条件とが対応していて、出力軸がこの回転角度を越えて回転しようとすると、その回転が回転規制部材によって規制される。このように回転が規制されている状態で引き続きモータに通電されると、モータに流される電流が増加する。このため、電流と所定値との比較結果に基づき、可変動弁機構が保持機構により保持される状態になっているかどうかを判定することが可能となる。そして、電流が所定値よりも大きくなるまでモータに通電することにより、可変動弁機構を保持機構によって保持される状態に確実にすることができる。
【００２７】
請求項８に記載の発明では、請求項１〜７のいずれか１つに記載の発明において、前記可変動弁機構は、前記アクチュエータにより軸方向へ移動させられるコントロールシャフトと、前記コントロールシャフト上にそれぞれ揺動可能に設けられた入力アーム及び出力アームと、前記コントロールシャフトと、前記入力アーム及び前記出力アームとの間に設けられたスライダとを備え、前記内燃機関のカムシャフトによる前記入力アームの揺動を前記スライダを介して前記出力アームに伝達して前記機関バルブを駆動するとともに、前記アクチュエータによる前記コントロールシャフトの軸方向の移動に伴う前記スライダの変位により、前記入力アーム及び前記出力アームの相対位相差を変更して前記バルブ特性を変更するものであるとする。
【００２８】
上記の構成によれば、内燃機関のカムシャフトが回転すると、可変動弁機構では、そのカムシャフトによって入力アームがコントロールシャフトを支点として揺動される。この揺動はスライダを介して出力アームに伝達され、同出力アームが揺動する。この揺動する出力アームによって、対応する機関バルブが駆動され、内燃機関内に空気が吸入されたり、排気が内燃機関から排出されたりする。
【００２９】
また、アクチュエータによってコントロールシャフトが駆動されて軸方向へ移動すると、その移動に伴ってスライダが変位し、その変位に応じて入力アーム及び出力アームの相対位相差が変更され、機関バルブのバルブ特性が変更される。ここで、バルブ特性が例えば相対位相差に略比例する機関バルブの作用角であるとすると、相対位相差が小さいときには作用角が小さく、相対位相差の増大に伴い作用角が大きくなる。
【００３０】
このようなタイプの可変動弁機構を搭載した内燃機関において、センサの異常時には、可変動弁機構を保持機構により保持される状態にするための保持移行用制御指令値がアクチュエータに出力される。この保持移行用制御指令値に応じたアクチュエータの作動によりコントロールシャフト及びスライダが軸方向へ変位させられると、その変位に応じて入・出力アームの相対位相差が変更され、機関バルブのバルブ特性が変更される。この変更により、基本的にはバルブ特性についての保持条件が満たされ、保持機構により可変動弁機構がそのときの状態に機械的に保持される。この際、保持条件が機関出力との関係において適切に設定されていれば、前記のように保持条件が満たされることで機関出力が確保される。また、この保持期間中には、アクチュエータによってコントロールシャフト及びスライダを軸方向へ変位不能に保持しなくてもよくなり、同アクチュエータに対する保持移行用制御指令値の出力の停止が可能になる。
【００３１】
保持移行用制御指令値が出力された後に、内燃機関の運転状態の作動状態に関するパラメータが保持条件に相応する保持相応条件を満たしていないと、保持移行用制御指令値が再びアクチュエータに出力される。この出力に応じてアクチュエータが作動してコントロールシャフト及びスライダが軸方向へ変位してバルブ特性が変更され、保持条件を満たすようになる。
【００３２】
従って、上記タイプの可変動弁機構を搭載した内燃機関においても、請求項１に記載の発明の効果が確実に得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
（第１実施形態）
以下、本発明を内燃機関としての車両用多気筒ガソリンエンジン（以下、単にエンジンという）に具体化した第１実施形態について、図１〜図１４を参照して説明する。
【００３４】
図１及び図２に示すように、エンジン１１は複数のシリンダ（気筒）１２を有するシリンダブロック１３と、その上に取付けられたシリンダヘッド１４とを備えている。各シリンダ１２内にはピストン１５が往復動可能に収容されている。各ピストン１５は、コネクティングロッド（図示略）を介し、出力軸であるクランクシャフト１６（図２参照）に連結されている。各ピストン１５の往復運動は、コネクティングロッドによって回転運動に変換された後、クランクシャフト１６に伝達される。
【００３５】
ピストン１５、シリンダ１２及びシリンダヘッド１４によって囲まれた空間は燃焼室１７となっている。シリンダヘッド１４には、各燃焼室１７に連通する吸気ポート１８及び排気ポート１９が設けられている。
【００３６】
これらの吸・排気ポート１８，１９を開閉するために、シリンダヘッド１４には、シリンダ１２毎に吸気バルブ２１及び排気バルブ２２が、機関バルブとしてそれぞれ往復動可能に支持されている。吸・排気バルブ２１，２２はバルブスプリング２３によって常に上方へ付勢されている。この付勢方向は、吸・排気ポート１８，１９を閉じる方向（閉弁方向）である。
【００３７】
シリンダヘッド１４における吸気バルブ２１の略上方には、吸気カム２４を有する吸気カムシャフト２５が支持壁部２６により回転可能に支持されている（図２参照）。同様に、シリンダヘッド１４における排気バルブ２２の略上方には排気カムシャフト２７が回転可能に支持されている。吸・排気カムシャフト２５，２７は、タイミングチェーン２８、スプロケット（図示略）等によりクランクシャフト１６に駆動連結されている。そして、クランクシャフト１６の回転がタイミングチェーン２８等を介して吸・排気カムシャフト２５，２７に伝達され、同カムシャフト２５，２７の回転により吸・排気バルブ２１，２２が往復動（リフト）し、吸・排気ポート１８，１９を開閉する。
【００３８】
吸気ポート１８には吸気通路（図示略）が接続されており、エンジン１１の外部の空気が吸気通路及び吸気ポート１８を通過して燃焼室１７に取り込まれる。吸気通路には、燃焼室１７へ向けて燃料を噴射する燃料噴射弁（図示略）が各シリンダ１２に対応して取付けられている。噴射された燃料は、吸気ポート１８を通って燃焼室１７内に導入される吸入空気と混ざり合って混合気となる。なお、燃料噴射弁を吸気通路に代えてシリンダヘッド１４に取付け、燃料を燃焼室１７に直接噴射するようにしてもよい。
【００３９】
シリンダヘッド１４には点火プラグ２９が各シリンダ１２に対応して取付けられている。そして、前記混合気は点火プラグ２９の電気火花によって着火され、爆発・燃焼する。このときに生じた高温高圧の燃焼ガスによりピストン１５が往復動され、クランクシャフト１６が回転されて、エンジン１１の駆動力（出力トルク）が得られる。
【００４０】
一方、排気ポート１９には排気通路（図示略）が接続されており、燃焼室１７で生じた排気が、排気ポート１９、排気通路等を通ってエンジン１１の外部へ排出される。
図２に示すように、エンジン１１におけるタイミングチェーン２８側の端部（図２の左端部）には、クランクシャフト１６に対する吸気カムシャフト２５の相対回転位相を調節して、吸気バルブ２１のバルブ特性の一部であるバルブタイミング（開閉期間）を進角又は遅角させるバルブタイミング可変機構３１が設けられている。また、エンジン１１には、各吸気バルブ２１のバルブ特性の一部である作用角及び最大リフト量を連続的に変更する作用角可変機構３２が設けられている。これらのバルブタイミング可変機構３１及び作用角可変機構３２によって可変動弁機構が構成されている。ここで、吸気バルブ２１の作用角は、クランクシャフト１６の回転について、吸気バルブ２１が開弁を開始してから閉弁するまでの角度範囲である（図１０参照）。また、吸気バルブ２１の最大リフト量は、吸気バルブ２１が最も下方まで移動（リフト）したときの移動量である。なお、排気バルブ２２については、このような可変動弁機構は設けられていない。
【００４１】
作用角可変機構３２は、シリンダ１２毎に設けられた仲介駆動機構３３と、全仲介駆動機構３３にそれぞれ共通する１本の支持パイプ３４、１本のコントロールシャフト３５及び１つの作用角可変アクチュエータとを備えている。
【００４２】
支持パイプ３４はシリンダ１２の配列方向（図２の左右方向）へ延びるように配置され、前述した支持壁部２６に貫通固定されている。なお、この方向について、特に区別する必要のない場合には「軸方向」といい、区別する必要のある場合には矢印Ａ方向又は矢印Ｂ方向というものとする。矢印Ａ方向は、前述したタイミングチェーン２８に近づく方向であり、吸気バルブ２１の作用角及び最大リフト量を小さくする方向である。また、矢印Ｂ方向はタイミングチェーン２８から遠ざかる方向であり、前記作用角及び最大リフト量を大きくする方向である。前記貫通固定により、支持パイプ３４は軸方向への移動が不能であり、しかも回転不能である。
【００４３】
コントロールシャフト３５は、支持パイプ３４内に軸方向への往復動可能に挿通されている。コントロールシャフト３５を軸方向へ変位させるとともに、その軸方向における位置を調整するために、図３及び図４に示すように、コントロールシャフト３５の端部上にはボールねじ３７を介して回転体３８が設けられている。回転体３８はコントロールシャフト３５に対し回転可能であるが、軸方向への変位が規制されている。回転体３８には平歯車からなるウォームホイール３９が一体回転可能に取付けられている。
【００４４】
また、回転体３８の近傍には作用角可変アクチュエータとしてのモータ４１が配置されている。このモータ４１として、本実施形態では電流に比例又は略比例した回転力（トルク）を発生する直流モータ（ＤＣモータ）が用いられている。モータ４１を駆動する駆動回路４２はヒューズ４３を介してバッテリ４４に接続されている。
【００４５】
モータ４１の出力軸４５上には、ねじ状の歯車からなるウォーム４６が取付けられており、このウォーム４６がウォームホイール３９に噛合わされている。そして、これらのウォームホイール３９及びウォーム４６によってウォームギヤが構成されている。ウォームギヤは、周知のようにウォームホイール３９及びウォーム４６間の摩擦が大きいことから、大きな減速比の回転を伝動する際に用いられる。ウォームギヤには、ウォームホイール３９側からウォーム４６を回転させるために大きな荷重が必要になるという特徴がある。
【００４６】
ウォームギヤは、バルブ特性（作用角、最大リフト量）についての所定の保持条件が満たされると、作用角可変機構３２をそのときの状態に機械的に保持するための保持機構４７として機能する。保持条件は、バルブ特性が車両の退避走行用吸入空気量を確保するための特性になることであり、ここでは「作用角が最大値であること」を保持条件としている。
【００４７】
出力軸４５の回転を規制するために、回転体３８にはピン４８が固定されている。また、シリンダヘッド１４等において、前記ピン４８の可動範囲の両端に対応する箇所には、回転規制部材として一対のストッパ５１，５２が設けられている。そして、モータ４１により、ピン４８がストッパ５１に近づく方向である反時計回り方向へウォームホイール３９を回転させると、コントロールシャフト３５が矢印Ａ方向（作用角及び最大リフト量を小さくする方向）へ変位させられる。ピン４８がストッパ５１に突き当てられると、それ以上の反時計回り方向への回転がストッパ５１によって規制される。これとは逆に、モータ４１により、ピン４８がストッパ５２に近づく方向である時計回り方向へウォームホイール３９を回転させると、コントロールシャフト３５が矢印Ｂ方向（作用角及び最大リフト量を大きくする方向）へ変位させられる。ピン４８がストッパ５２に突き当てられると、それ以上の時計回り方向への回転がストッパ５２によって規制される。このように、両ストッパ５１，５２によってピン４８の移動が規制された角度範囲内でウォームホイール３９が回転可能である。
【００４８】
各仲介駆動機構３３は、吸気カムシャフト２５と吸気バルブ２１との間に設けられている（図１参照）。各仲介駆動機構３３は、図５〜図７に示すように、入力アーム５３と、その軸方向についての両側に配置された一対の出力アーム５４，５５とを備えている。入力アーム５３及び各出力アーム５４，５５は、それらの相対向する端部において嵌合により連結されている。各仲介駆動機構３３の入力アーム５３及び両出力アーム５４，５５は支持壁部２６，２６間に配置されており、軸方向への動きが両支持壁部２６，２６によって規制されている（図７参照）。
【００４９】
入力アーム５３は一対の支持片５６，５６を備えており、両支持片５６，５６の先端には、軸５７によりローラ５８が支持されている。また、各出力アーム５４，５５は、いずれもベース円部５９と、略三角形状をなし、かつ凹状に湾曲するカム面６１ａを有するノーズ６１とを備えている。
【００５０】
支持パイプ３４と、入力アーム５３及び両出力アーム５４，５５との間には、動力伝達用のスライダ６２が配置されている。このスライダ６２は、支持パイプ３４上に回動可能かつ軸方向への移動可能に支持されている。スライダ６２をコントロールシャフト３５に動力伝達可能に連結するために、同スライダ６２の内周面には、周方向に延びる溝部６３が形成されている。溝部６３は、スライダ６２に設けられた貫通孔６４によって同スライダ６２の外部に連通している（図８参照）。また、支持パイプ３４において、各仲介駆動機構３３に対応する箇所には、軸方向へ延びる長孔６５が形成されている。これらの溝部６３及び長孔６５には、前述した貫通孔６４を通じて挿入された係止ピン６６が配置され、その一端部（図７及び図８の下端部）がコントロールシャフト３５に圧入固定されている。また、溝部６３内に位置する係止ピン６６の他端部（図７及び図８の上端部）にはブッシュ６７が固定されている。
【００５１】
従って、前述したように支持パイプ３４がシリンダヘッド１４（支持壁部２６）に固定されているが、コントロールシャフト３５の軸方向への移動に伴い、係止ピン６６が支持パイプ３４の長孔６５内を移動することで、ブッシュ６７を介してスライダ６２を軸方向へ移動させることが可能である。さらに、スライダ６２自体は、周方向へ延びる溝部６３にて係止ピン６６及びブッシュ６７に係止されていることから、係止ピン６６及びブッシュ６７にて軸方向の位置は決定されるが、軸周りについては回動可能である。
【００５２】
入力アーム５３及びスライダ６２間で動力を伝達するために、入力アーム５３の内周面には、出力アーム５４側ほど時計回り方向へねじれたヘリカルスプライン５３ａが形成されている。これに対応して図６に示すように、スライダ６２の外周面の軸方向における中間部分には、同方向へねじれたヘリカルスプライン６２ａが形成され、これが前述した入力アーム５３のヘリカルスプライン５３ａに噛合わされている。
【００５３】
また、各出力アーム５４，５５及びスライダ６２間で動力を伝達するために、各出力アーム５４，５５の内周面には、前記入力アーム５３のヘリカルスプライン５３ａとは逆方向、すなわち入力アーム５３から出力アーム５４側へ離れるほど反時計回り方向へねじれたヘリカルスプライン５４ｂ，５５ｃが形成されている。これに対応して、スライダ６２の外周面の軸方向における両端部には同方向へねじれたヘリカルスプライン６２ｂ，６２ｃが形成され、これらが前記出力アーム５４，５５のヘリカルスプライン５４ｂ，５５ｃに噛合わされている。このようにヘリカルスプライン５３ａ，６２ａと、ヘリカルスプライン５４ｂ，５５ｃ，６２ｂ，６２ｃとは逆方向へねじれている。そのため、コントロールシャフト３５の軸方向の移動に連動してスライダ６２が同方向へ変位しながら回転することにより、入力アーム５３と各出力アーム５４，５５とに対し互いに逆方向のねじり力が付与され、入力アーム５３及び出力アーム５４，５５の相対位相差が変化する。また、前記ヘリカルスプライン５３ａ，５４ｂ，５５ｃ，６２ａ，６２ｂ，６２ｃのねじれ方向の設定により、入・出力アーム５３〜５５の相対位相差はスライダ６２が矢印Ａ方向（作用角を小さくする方向）へ変位するに従い小さくなる。
【００５４】
図１に示すように、各仲介駆動機構３３のローラ５８は、吸気カムシャフト２５の吸気カム２４に接触しており、同吸気カムシャフト２５の回転に伴い吸気カム２４による略下向きの力がローラ５８に加えられる。また、支持片５６及びシリンダヘッド１４間にはスプリング６８が圧縮状態で配置されており、このスプリング６８によりローラ５８が常に吸気カム２４に押付けられている。そして、吸気カム２４のカムプロフィールに応じて変化する略下向きの力と、スプリング６８による上向きの力とがつり合うように入力アーム５３がコントロールシャフト３５を支点として上下に揺動する。
【００５５】
一方、吸気バルブ２１及び出力アーム５４，５５間にはロッカーアーム６９が配置され、同ロッカーアーム６９を介して出力アーム５４，５５の揺動が吸気バルブ２１に伝達される。すなわち、各ロッカーアーム６９は、その基端部（図１の左端部）６９ａにおいてアジャスタ７１にて揺動可能に支持され、先端部（図１の右端部）６９ｂにおいて吸気バルブ２１に接触している。そして、バルブスプリング２３の付勢力が吸気バルブ２１を通じてロッカーアーム６９の先端部６９ｂに加わり、同ロッカーアーム６９のローラ７２が両出力アーム５４，５５のベース円部５９又はノーズ６１に接触している。
【００５６】
従って、吸気カムシャフト２５が回転すると、仲介駆動機構３３では、吸気カム２４によって入力アーム５３がコントロールシャフト３５を支点として上下に揺動する。この揺動はスライダ６２を介して各出力アーム５４，５５に伝達され、同出力アーム５４，５５が上下に揺動する。これらの揺動する出力アーム５４，５５によって、対応する吸気バルブ２１が駆動されて開弁する。この開弁に伴い吸気ポート１８から燃焼室１７へ空気が吸入される。
【００５７】
また、モータ４１によってコントロールシャフト３５が軸方向へ移動されることで、入・出力アーム５３〜５５の揺動方向について、入力アーム５３と各出力アーム５４，５５の相対位相差とが変更される。この変更に伴い各吸気バルブ２１のバルブ特性（作用角及び最大リフト量）が連続的に変化する。スライダ６２が矢印Ａ方向へ最大量変位して相対位相差が小さいときには作用角及び最大リフト量がともに小さく、１気筒当りの吸入空気量が少ない。そして、スライダ６２の矢印Ｂ方向への移動に伴って相対位相差が増大すると、作用角及び最大リフト量がともに大きくなって吸入空気量が多くなる。
【００５８】
また、図１及び図６に示すように仲介駆動機構３３においては、吸気カム２４により入力アーム５３のローラ５８に略下向きの力が加わる。この力はヘリカルスプライン５３ａ，６２ａを通じてスライダ６２に伝達される。前述したように両ヘリカルスプライン５３ａ，６２ａが出力アーム５４側ほど時計回り方向へねじれている。このねじれ方向と、吸気カム２４からの力とにより決定されるスラスト方向の力として、スライダ６２には矢印Ａ方向の荷重が作用する。
【００５９】
一方、バルブスプリング２３により、吸気バルブ２１、ロッカーアーム６９等を介して両出力アーム５４，５５に略上向きの力が加わる。この力はヘリカルスプライン５４ｂ，５５ｃ及び６２ｂ，６２ｃを通じてスライダ６２に伝達される。前述したようにこれらのヘリカルスプライン５４ｂ，５５ｃ及び６２ｂ，６２ｃが前記ヘリカルスプライン５３ａ，６２ａとは逆方向へねじれている。これらのねじれ方向と、バルブスプリング２３からの力とにより決定されるスラスト力として、スライダ６２には矢印Ａ方向の荷重が作用する。
【００６０】
このように、入力アーム５３を通じて作用する荷重と、両出力アーム５４，５５を通じて作用する荷重とにより、スライダ６２は矢印Ａ方向へ移動しようとする。
ところで、図９（ａ）及び図９（ｂ）は、モータ４１によってコントロールシャフト３５を図２の矢印Ｂ方向へ最大量移動させたときの仲介駆動機構３３の状態を示している。スライダ６２が可動範囲における矢印Ｂ方向の端に位置している。このときには、入力アーム５３と各出力アーム５４，５５との相対位相差が最大となっている。
【００６１】
特に、図９（ａ）は、吸気カム２４がそのベース円部２４ａにおいて、仲介駆動機構３３のローラ５８に接触している状態を示している。この状態では、両出力アーム５４，５５のベース円部５９においてノーズ６１に近い部分がロッカーアーム６９のローラ７２に接触している。このため、吸気バルブ２１は閉弁状態（リフト量が「０」）となる。
【００６２】
吸気カムシャフト２５が回転すると、ノーズ２４ｂによってローラ５８が押下げられて、入力アーム５３が下方へ揺動する。この揺動がスライダ６２を介して各出力アーム５４，５５に伝達されて、同出力アーム５４，５５が下方へ揺動する。これらの揺動により、ノーズ６１のカム面６１ａが直ちにロッカーアーム６９のローラ７２に接触して、図９（ｂ）に示すように、カム面６１ａの略全範囲を使用してローラ７２を押下げる。この押下げにより、ロッカーアーム６９が基端部６９ａを支点として下方へ揺動し、ロッカーアーム６９の先端部６９ｂが大きく吸気バルブ２１を押下げ、吸気ポート１８を大きく開放（開弁）させる。作用角及び最大リフト量はそれぞれ最大となる。吸気バルブ２１の開弁に伴い吸気ポート１８から燃焼室１７に流入する空気量は最大となる。
【００６３】
前記の状態から、モータ４１によってコントロールシャフト３５を図２の矢印Ａ方向へ移動させると、それに連動してスライダ６２が回転しながら同方向へ変位する。スライダ６２の回転により入力アーム５３及び各出力アーム５４，５５に対し互いに逆方向のねじり力が付与され、入力アーム５３及び各出力アーム５４，５５の相対位相差が変化する。この相対位相差は、スライダ６２の変位量が大きくなるほど小さくなる。
【００６４】
吸気カム２４のベース円部２４ａが、仲介駆動機構３３のローラ５８に接触するときに、出力アーム５４，５５のベース円部５９についてロッカーアーム６９のローラ７２との接触箇所がノーズ６１から遠ざかる。このため、出力アーム５４，５５が揺動しても、しばらくはロッカーアーム６９のローラ７２はノーズ６１のカム面６１ａに接触することなくベース円部５９に接触し続ける。
【００６５】
その後、カム面６１ａがローラ７２を押下げて、基端部６９ａを支点としてロッカーアーム６９を下方へ揺動させるが、ローラ７２が当初、ノーズ６１から離れている分、カム面６１ａの使用範囲が少なくなる。その結果、ロッカーアーム６９の揺動角度が小さくなり、作用角及び最大リフト量がともに小さくなる。こうして、吸気バルブ２１は最大時よりも小さな作用角及び最大リフト量にて吸気ポート１８を開放状態にする。吸気バルブ２１の開弁に伴い各吸気ポート１８から燃焼室１７に流入する空気量は、スライダ６２の矢印Ａ方向への変位量に応じて少なくなる。
【００６６】
このように、モータ４１によってコントロールシャフト３５を通じてスライダ６２の位置を調整することにより、図１０のグラフに示すリフト量パターンの間で、出力アーム５４，５５によって駆動される吸気バルブ２１の作用角及び最大リフト量を連続的に調整することが可能である。
【００６７】
図３に示すように、車両には、各部の状態を検出するセンサが種々取付けられている。これらのセンサの一部として、クランク角センサ７５、一対の回転角センサ７６，７７、エアフロメータ７８及び吸気圧センサ７９が用いられている。クランク角センサ７５はクランクシャフト１６の回転角度であるクランク角を検出する。クランク角センサ７５の検出値はクランクシャフト１６の回転速度であるエンジン回転速度を検出する際にも用いられる。各回転角センサ７６，７７は、吸気バルブ２１のバルブ特性（作用角及び最大リフト量）を検出すべく、ウォームホイール３９の回転角度を通じてモータ４１の出力軸４５の回転角度（モータ回転角）を検出する。エアフロメータ７８は、吸気通路を流れる空気の量である吸入空気量を検出し、吸気圧センサ７９は吸気通路における吸入空気の圧力である吸気圧を検出する。
【００６８】
ここで、モータ回転角とバルブ特性（作用角、最大リフト量）との間には図１１に示す関係が見られる。なお、図１１中の斜線部分は、ピン４８がストッパ５１，５２に当たることによりモータ４１の出力軸４５の回転が規制される領域を示している。モータ４１の出力軸４５の可動範囲は可変領域及び保持領域からなる。可変領域では、ピン４８が一方のストッパ５１に当たっているときには作用角が最小となり、ピン４８がストッパ５１から離れる側へ出力軸４５が回転するに従って作用角が増大する。可変領域ではピン４８がストッパ５２に近づいてモータ回転角が所定の値Ｘになったときに作用角が最大となる。また、保持領域では、出力軸４５の回転に拘らず前述した可変領域での作用角の最大値が保持される。従って、ウォームホイール３９の回転角度が回転角センサ７６，７７によって検出されれば、その検出結果から吸気バルブ２１の実作用角を一義的に決定することが可能である。
【００６９】
なお、保持領域を設定しているのは以下の理由による。前述したようにスライダ６２には入力アーム５３及び両出力アーム５４，５５を通じて作用角を小さくする側（矢印Ａ方向）の荷重が加わる。この荷重はコントロールシャフト３５、ボールねじ３７等を介してモータ４１にも伝達される。同荷重が、モータ４１への通電停止時において、ウォームホイール３９の回転を停止した状態に保持する力（保持力）を上回ると、つり合う位置までモータ４１の出力軸４５が回転してスライダ６２が矢印Ａ方向へ移動するおそれがある。そこで、このようにスライダ６２が多少移動しても作用角に影響が及ばないようにするために、モータ回転角が変化しても作用角が最大値に保持される保持領域を設けている。
【００７０】
図３に示すように、車両には、前記各種センサ７５〜７９からの信号に基づいてモータ４１等の各部を制御する制御手段として電子制御装置（Electronic Control Unit ：ＥＣＵ）８１が設けられている。ＥＣＵ８１はマイクロコンピュータを中心として構成されており、中央処理装置（ＣＰＵ）が、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）に記憶されている制御プログラム、初期データ、制御マップ等に従って演算処理を行い、その演算結果に基づいて各種制御を実行する。ＣＰＵによる演算結果は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）において一時的に記憶される。また、ＥＣＵ８１はモータ４１に流される電流値（モータ電流値ともいう）を検出する電流検出回路８２を備えている。
【００７１】
ＥＣＵ８１が行う制御の１つとして吸気バルブ２１の作用角制御が挙げられる。同制御では、エンジン回転速度、エンジン負荷等のエンジン１１の運転状態に関するパラメータに基づいて目標作用角が算出される。エンジン負荷は、例えばエンジン１１の吸入空気量に関係するパラメータ（吸気圧を含む）に基づき求められる。一方で、回転角センサ７６，７７によって検出された回転角に基づき、その回転角に対応する吸気バルブ２１の実作用角が算出される。そして、この実作用角が前述した目標作用角となるようにモータ４１に対する通電がフィードバック制御される。このようにモータ４１に対する通電が制御されることで、吸気バルブ２１の作用角（最大リフト量）がエンジン１１の運転状態に適した値に調整される。
【００７２】
ところで、回転角センサ７６，７７の異常時には、モータ回転角についての正確な情報が得られなくなり、実作用角の正確な算出及びその実作用角に基づくフィードバック制御ができなくなる。しかし、吸気バルブ２１のバルブ特性についての保持条件（作用角が最大値であること）が満たされれば、保持機構４７によって作用角可変機構３２をそのときの状態に保持することは可能である。そこで、ＥＣＵ８１は作用角制御のほかにも回転角センサ７６，７７の診断を行い、同センサ７６，７７のいずれか一方が異常である場合にはフェイルセーフ処理を行う。次に、図１２に示すフローチャートに従いフェイルセーフ処理の具体的内容について説明する。
【００７３】
ＥＣＵ８１はまずステップ１００において、回転角センサ７６，７７のいずれか一方が異常であるかどうかを判定する。この判定に際しては、例えば、両回転角センサ７６，７７によって検出されるモータ回転角の偏差が所定の値よりも大きいかどうかを判定する。ここで、両回転角センサ７６，７７がともに正常であれば、それらによって検出されるモータ回転角はともに同程度の値になるはずである。このことから、前記偏差が所定値よりも大きい場合には一方の回転角センサ７６（又は７７）が異常であると判断する。ただし、この場合には、異常である回転角センサ７６（又は７７）を特定することは困難である。
【００７４】
ステップ１００の判定条件が満たされていない（センサ正常）と、フェイルセーフルーチンの各処理を終了する。これに対し、ステップ１００の判定条件が満たされている（センサ異常）とステップ１１０へ移行する。ステップ１１０では、吸気バルブ２１の作用角を保持条件が満たされる値（最大値）にするための保持移行用制御指令値として、デューティ比Ｄ１と、そのデューティ比Ｄ１にて通電・非通電が行われる時間Ｔ１とを算出する。デューティ比は、通電時間及び非通電時間からなる１サイクル中の通電時間の占める割合である。
【００７５】
続いて、ステップ１２０において、前記デューティ比Ｄ１によりモータ４１に対する通電時間を制御する。そして、ステップ１３０において前記ステップ１２０の処理を開始してから前記時間Ｔ１が経過したかどうかを判定する。この判定条件が満たされていないと前記ステップ１２０へ戻り、満たされているとステップ１４０に移行する。このようにステップ１２０，１３０において、デューティ比Ｄ１によって時間Ｔ１にわたり通電時間を制御する処理は、作用角可変機構３２を保持機構４７により保持される状態にするための保持移行用制御指令値をモータ４１に出力する処理に相当する。
【００７６】
ここで、一般に吸気バルブ２１の作用角及び最大リフト量が小さいと吸入空気量が少なく、作用角及び最大リフト量が大きくなるに従って吸入空気量が多くなる。そのため、回転角センサ７６，７７の検出結果によらなくても、エアフロメータ７８による実吸入空気量を用いることで、吸気バルブ２１の作用角及び最大リフト量を推定して、それらが最大値になっているかどうかを判断することは可能である。このことから、ステップ１４０では、エアフロメータ７８による吸入空気量が予め設定した判定値αよりも大きいかどうかを判定する。ここでの判定値αとしては、吸気バルブ２１の作用角が最大値になったときに採り得る吸入空気量又はそれに近い値が設定されている。なお、ステップ１４０の判定条件は、前記保持条件（作用角が最大値であること）に相応する保持相応条件に相当する。
【００７７】
前記ステップ１４０の判定条件が満たされていないと、保持移行用制御指令値の出力にも拘らず作用角が最大値となっておらず、未だ作用角可変機構３２が保持機構４７により保持される状態になっていないと考えられる。このことから、ステップ１５０において、所定のデューティ比Ｄ２によりモータ４１に対する通電時間を制御する。そして、ステップ１６０において、ステップ１５０の処理開始から所定の時間Ｔ２が経過したかどうかを判定する。この判定条件が満たされていないと前記ステップ１５０へ戻り、満たされているとステップ１９０へ移行する。このようにステップ１５０，１６０において、デューティ比Ｄ２によって時間Ｔ２にわたり通電時間を制御する処理は、保持相応条件が満たされていない場合に再び保持移行用制御指令値をモータ４１に出力する処理に相当する。
【００７８】
これに対し、前記ステップ１４０の判定条件が満たされていると、作用角が最大値となっていて、作用角可変機構３２が保持機構４７により保持される状態になっていると考えられる。このことからステップ１７０においてデューティ比を「０」としてモータ４１の通電時間を制御（通電を停止）する。次に、ステップ１８０においてステップ１７０の処理開始から所定の時間Ｔ３が経過したかどうかを判定する。この判定条件が満たされていないとステップ１７０へ戻り、満たされているとステップ１９０へ移行する。
【００７９】
前記ステップ１６０又は１８０から移行したステップ１９０では、予め定められたエンジン停止条件が成立しているかどうかを判定する。このエンジン停止条件としては、例えば「スタータスイッチがオフ操作されること」が挙げられる。そして、この判定条件が満たされていないと、前述したステップ１４０へ戻る。そして、エンジン停止条件が成立するまでの期間にわたり、ステップ１４０〜１９０の処理を繰り返し行う。これらの処理により、デューティ比Ｄ２による通電時間の制御又は通電停止が行われる。ステップ１９０の判定条件が満たされると、フェイルセーフルーチンの一連の処理を終了する。
【００８０】
上述したフェイルセーフルーチンに従って各処理が行われると、モータ回転角、通電制御におけるデューティ比及び吸入空気量は例えば図１３及び図１４に示すように変化する。
【００８１】
図１３のタイミングｔ１で回転角センサ７６，７７のいずれか一方が異常であることが検出されると、ステップ１００→１１０→１２０→１３０の順に処理が行われる。デューティ比Ｄ１によって通電時間が制御されることにより、ピン４８がストッパ５２に近づく側へモータ４１の出力軸４５が回転し、コントロールシャフト３５及びスライダ６２が矢印Ｂ方向へ移動する。仲介駆動機構３３では入力アーム５３と各出力アーム５４，５５との相対位相差が増大し、吸気バルブ２１の作用角及び最大リフト量が大きくなって吸入空気量が多くなる。
【００８２】
デューティ比Ｄ１による通電時間の制御開始から時間Ｔ１が経過したタイミングｔ２において、吸入空気量が判定値αよりも多いと、ステップ１４０→１７０の順に処理が行われる。デューティ比が「０」とされてモータ４１に対する通電が停止される。この通電停止は、ステップ１７０→１８０の処理により、タイミングｔ２から時間Ｔ３が経過するタイミングｔ３まで継続される。エンジン停止条件が満たされず、タイミングｔ３以降も吸入空気量が判定値αよりも多い状況が続くと、ステップ１８０→１９０→１４０→１７０の順に処理が行われ通電停止が継続される。この通電停止は、ステップ１８０の判定条件が満たされるまで、すなわちタイミングｔ３から時間Ｔ３が経過するタイミングｔ４まで継続される。そして、タイミングｔ１４以降も吸入空気量が判定値αよりも多い状況が続くと、ステップ１４０→１７０→１８０→１９０→１４０の順に処理が行われる。これらの一連の処理により、時間Ｔ３にわたる通電停止がエンジン停止条件が成立するまで繰り返し行われる。
【００８３】
一方、図１４は、デューティ比Ｄ１による通電時間の制御により一旦は吸入空気量が判定値αを越えたが、前記ステップ１７０，１８０による通電停止期間（タイミングｔ２〜ｔ３）中に、吸入空気量が減少して判定値αよりも少なくなった場合を示している。この場合には、ステップ１４０の判定条件が満たされず、ステップ１４０→１５０の順に処理が行われる。デューティ比Ｄ２によって時間Ｔ２にわたり通電時間が制御される。この制御により吸気バルブ２１の作用角及び最大リフト量が大きくなって吸入空気量が多くなる。この増加の過程で吸入空気量が判定値αよりも多くなる。このデューティ比Ｄ２による通電時間の制御は、ステップ１６０の判定条件が満たされるまで、すなわちタイミングｔ３から時間Ｔ２が経過するタイミングｔ５まで行われる。タイミングｔ５で吸入空気量が判定値αよりも多いと、ステップ１４０の判定条件が満たされることから、図１３と同様、ステップ１９０→１４０→１７０の順に順に処理が行われ、通電が停止される。この通電停止は、ステップ１８０の判定条件が満たされるまで継続される。その後については、吸入空気量が判定値αよりも多い状況が続けば、ステップ１４０→１７０→１８０→１９０→１４０の順に処理が行われ、吸入空気量が判定値αよりも少ない状況が発生すれば、ステップ１４０→１５０→１６０→１９０→１４０の順に処理が行われる。このようにエンジン停止条件が成立するまでの期間中、吸入空気量に応じて、デューティ比Ｄ２による通電時間の制御又は通電停止が行われる。
【００８４】
以上詳述した第１実施形態によれば次の効果が得られる。
（１）通電により出力軸４５が回転し、その回転により吸気バルブ２１の作用角及び最大リフト量を変更するモータ４１を作用角可変アクチュエータとして用いている。そして、回転角センサ７６又は７７の異常時には、その検出結果に応じた制御指令値に代えて、作用角可変機構３２を保持機構４７により保持される状態にするための保持移行用制御指令値を駆動回路４２に出力するようにしている（ステップ１２０，１３０）。この保持移行用制御指令値に応じたモータ４１の作動によりバルブ特性（作用角、最大リフト量）が変更され、基本的にはバルブ特性についての保持条件が満たされ、保持機構４７により作用角可変機構３２がそのときの状態に保持される。そのため、この保持期間中には、モータ４１によって作用角可変機構３２をそのときの状態に保持しなくてもよくなり、モータ４１に対する保持移行用制御指令値の出力を停止すること、すなわちモータ４１に対する通電を停止することができる（ステップ１７０）。モータ４１に通電し続けなくてもすみ、耐久性の高いモータ４１を含む各種電子部品を用いなくてもよくなる。その結果、耐久性の高い電子部品を用いることに伴うコストアップを回避することができる。
【００８５】
（２）図１１に示すように、モータ回転角と作用角との関係について保持領域を設定し、この領域ではモータ回転角に拘らず作用角が最大値になるようにしている。このため、エンジン運転時にはスライダ６２に対し矢印Ａ方向（作用角を小さくする方向）の荷重が加わるものの、回転角センサ７６，７７の異常時にモータ回転角がこの保持領域に入っていれば、たとえモータ４１の通電が停止されても、前記荷重に抗してモータ回転角が前記保持領域から外れるのを抑制することができる。前記荷重はエンジン回転速度等の運転状態に応じて変化するが、この変化に拘らず作用角を最大値に保持することができる。結果として、作用角制御を精度よく行い、また作用角が変動してクランクシャフト１６の回転が不安定になるのを抑制することができる。
【００８６】
（３）保持移行用制御指令値は回転角センサ７６，７７の検出結果を反映した値ではないことから見込みの値となる。このため、エンジン１１の運転状態の変化や作用角可変機構３２の経時変化等、様々な要因により、変更されたバルブ特性が実際には保持条件を満たさず、保持機構４７による保持が行われないおそれがある。また、バルブ特性が保持条件を満たして保持機構４７による保持が一度は行われても、その後に保持条件を満たさなくなるおそれもある。
【００８７】
この点、第１実施形態では、保持移行用制御指令値が出力された後に、バルブ特性の変更に応じて変化する吸入空気量が保持条件に相応する保持相応条件（判定値αよりも多いこと）を満たしているかどうかを判定する（ステップ１４０）。そして、吸入空気量が保持相応条件を満たしていないと、保持移行用制御指令値を再び出力するようにしている（ステップ１５０，１６０）。この出力に応じてモータ４１が作動し、それに伴い吸入空気量が変化して保持相応条件を満たすようになる。
【００８８】
このように、作用角が保持条件を満たさなかったり、一旦、保持条件を満たしたが、その後に満たさなくなったりしても、作用角可変機構３２を保持機構４７により保持される状態にして、吸気バルブ２１を所定の吸入空気量が得られるバルブ特性でリフトさせることができる。
【００８９】
（４）回転角センサ７６又は７７の異常時において、保持移行用制御指令値を出力した後に、吸入空気量が保持相応条件を満たしていると、作用角可変機構３２が保持機構４７により保持され得る状態になっているといえる。従って、この場合には時間Ｔ３にわたりモータ４１に対する通電を停止する（ステップ１７０，１８０）が、保持機構４７により作用角可変機構３２をそのときの状態（バルブ特性が保持条件を満たす状態）に保持することができる。このため、耐久性の高い電子部品を用いなくてもすむという上記（１）の効果をより一層確実なものとすることができる。
【００９０】
（５）保持移行用制御指令値の出力に応じて吸入空気量が一旦保持相応条件を満たしても、その後に同吸入空気量が保持相応条件を満たさなくなることがあり得る。この点、第１実施形態では、モータ４１の通電を時間Ｔ３にわたって停止した後に、吸入空気量が保持相応条件を満たしているかどうかを判定する（ステップ１７０→１８０→１９０→１４０）。そして、保持相応条件を満たしていない場合には、再び保持移行用制御指令値を出力するようにしている（ステップ１４０→１５０）。この出力に応じてモータ４１が作動して作用角が変更されて保持条件を満たすようになる。従って、モータ４１に対する連続通電を不要にしつつ、吸気バルブ２１を所定の作用角（最大値）で確実にリフトさせることができる。
【００９１】
（６）作用角が最大値になることを保持条件としている。このため、回転角センサ７６又は７７の異常時には、保持移行用制御指令値の出力によりモータ４１が作動して作用角が最大となって保持条件を満たすと、保持移行用制御指令値の出力が停止されても、保持機構４７により作用角可変機構３２をそのときの状態に保持することができる。従って、作用角可変機構３２によって作用角及び最大リフト量を最大としたバルブ特性で吸気バルブ２１をリフトさせることができ、必要量の空気をエンジン１１の燃焼室１７に吸入して車両待避走行のためのエンジン出力を確保することができる。
【００９２】
（７）吸気バルブ２１の作用角及び最大リフト量が変更されると、その変更に伴い吸入空気量も変化する。この点、第１実施形態では、バルブ特性との間に相関関係の見られる吸入空気量をエンジン１１の運転状態に関するパラメータとし、これを保持相応条件の成否判定に用いている（ステップ１４０）。このため、回転角センサ７６又は７７の検出結果を用いなくても、作用角可変機構３２が保持機構４７により保持される状態になっているかどうかを判断することができる。
【００９３】
（第２実施形態）
次に、本発明を具体化した第２実施形態について、図１５〜図１７を参照して説明する。第２実施形態は、回転角センサ７６又は７７の異常時に出力される保持移行用制御指令値の内容が第１実施形態と異なっている。ここでは、ピン４８がストッパ５２に当たった後にもモータ４１への通電が続けられた場合にモータ電流値が急激に増加する現象を利用している。この現象が発生したときのモータ電流値はモータロック電流とも呼ばれる。図１５は前述した図１２に対応するフェイルセーフルーチンを示すフローチャートであり、図１６及び図１７は前述した図１３及び図１４に対応するタイミングチャートである。なお、作用角可変機構３２等、機械的な部分については第１実施形態と同様であるため、これについては説明を省略する。
【００９４】
図１５に示すフェイルセーフルーチンでは、まずステップ２００において、回転角センサ７６，７７のいずれか一方が異常であるかどうかを判定する。この判定条件が満たされていない（センサ正常）と、フェイルセーフルーチンの処理を終了し、満たされている（センサ異常）とステップ２１０へ移行する。ステップ２１０では、デューティ比Ｄ１１によりモータ４１に対する通電時間を制御する。ここで、デューティ比Ｄ１１は、同デューティ比Ｄ１１での通電をある程度の時間にわたって行った場合に、作用角を、保持条件が満たされる値（最大値）にすることのできる値に設定されている。
【００９５】
次に、ステップ２２０においてモータロック電流が検出されたかどうかを判定する。この判定に際しては、電流検出回路８２によって検出されたモータ電流値が所定のロック判定値βよりも大きいか否かを判定する。ロック判定値βは、ピン４８がストッパ５１，５２間で移動する際にモータ電流値が採り得る値よりも大きな値に設定されている。そして、ステップ２２０の判定条件が満たされていないと前述したステップ２１０へ戻る。従って、デューティ比Ｄ１１によりモータ４１に対する通電時間が制御され、その通電時間に応じた電流によりモータ４１の出力軸４５が回転する。この回転によりピン４８がストッパ５２に当たるが、その後も通電が続けられると、モータ電流値がロック判定値βよりも大きくなる。ピン４８がストッパ５２に当たった状態、又はピン４８がストッパ５２に接近した状態ではモータ回転角が前述した保持領域に属している。この保持領域では、モータ４１への通電が停止されても基本的には作用角が最大値に保持される。このようにステップ２１０，２２０において、モータロック電流が検出されるまでデューティ比Ｄ１１によって通電時間を制御する処理は、作用角可変機構３２を保持機構４７により保持される状態にするための保持移行用制御指令値をモータ４１に出力する処理に相当する。
【００９６】
前記ステップ２２０の判定条件が満たされていると、ステップ２３０においてデューティ比を「０」に設定してモータ４１への通電を停止する。次に、ステップ２４０において前記ステップ２３０の処理開始から所定の時間Ｔ１１が経過したかどうかを判定する。この判定条件が満たされていないとステップ２３０へ戻り、満たされているとステップ２５０へ移行する。このようにして、モータロック電流が検出されると、モータ４１への通電が時間Ｔ１１にわたって停止される。
【００９７】
続いて、ステップ２５０〜３００において第１実施形態におけるステップ１４０〜１９０と同様の処理を行う。ステップ２５０では、エアフロメータ７８による吸入空気量が判定値αよりも多いかどうかを判定する。この判定条件が満たされていないと、一旦は作用角が最大となったが、通電停止中に作用角が小さくなったと考えられる。このことから、ステップ２６０において、所定のデューティ比Ｄ１２によりモータ４１に対する通電時間を制御する。そして、ステップ２７０において、ステップ２６０の処理開始から所定の時間Ｔ１２が経過したかどうかを判定する。この判定条件が満たされていないと前記ステップ２６０へ戻り、満たされているとステップ３００へ移行する。このようにステップ２６０，２７０において、デューティ比Ｄ１２によって時間Ｔ１２にわたり通電時間を制御する処理は、保持相応条件が満たされていない場合に再び保持移行用制御指令値をモータ４１に出力する処理に相当する。
【００９８】
これに対し、前記ステップ２５０の判定条件が満たされていると、作用角が最大値となっていて、作用角可変機構３２が保持機構４７により保持される状態になっていると考えられる。このことからステップ２８０においてデューティ比を「０」に設定してモータ４１に対する通電を停止する。次に、ステップ２９０においてステップ２８０の処理開始から所定の時間Ｔ１３が経過したかどうかを判定する。この判定条件が満たされていないとステップ２８０へ戻り、満たされているとステップ３００へ移行する。
【００９９】
前記ステップ２７０又は２９０から移行したステップ３００では、エンジン停止条件が成立しているかどうかを判定する。この判定条件が満たされていないと、前述したステップ２５０へ戻る。そして、エンジン停止条件が成立するまでの期間にわたり、ステップ２５０〜３００の処理を繰り返し行う。これらの処理により、デューティ比Ｄ１２による通電時間の制御又は通電停止が行われる。ステップ３００の判定条件が満たされると、フェイルセーフルーチンの一連の処理を終了する。
【０１００】
上述したフェイルセーフルーチンに従って各処理が行われると、モータ回転角、通電制御におけるデューティ比、モータ電流値及び吸入空気量が例えば図１６又は図１７に示すように変化する。
【０１０１】
図１６のタイミングｔ１１で回転角センサ７６，７７のいずれか一方が異常であることが検出されると、ステップ２００→２１０の順に処理が行われる。デューティ比Ｄ１１によりモータ４１に対する通電時間が制御されることにより、ピン４８がストッパ５２に近づく側へモータ４１の出力軸４５が回転し、コントロールシャフト３５及びスライダ６２が矢印Ｂ方向へ移動する。仲介駆動機構３３では入力アーム５３と各出力アーム５４，５５との相対位相差が増大し、吸気バルブ２１の作用角及び最大リフト量が大きくなって吸入空気量が多くなる。この増加の過程で吸入空気量が判定値αよりも多くなる。
【０１０２】
ピン４８がストッパ５２に当たってもなお通電が行われることによってタイミングｔ１２でモータロック電流が発生すると、ステップ２２０の判定条件が満たされる。この場合には、ステップ２３０の処理が行われて、デューティ比が「０」に設定されてモータ４１に対する通電が停止される。この通電停止は、タイミングｔ１２から時間Ｔ１１が経過するタイミングｔ１３まで継続される。タイミングｔ１３以降も、吸入空気量が判定値αよりも多い状況が続くと、ステップ２５０→２８０の順に処理が行われて通電停止が継続される。この通電停止は、ステップ２９０の判定条件が満たされるまで、すなわちタイミングｔ１３から時間Ｔ１３が経過するタイミングｔ１４まで継続される。そして、タイミングｔ１４以降も吸入空気量が判定値αよりも多い状況が続くと、ステップ２５０→２８０→２９０→３００→２５０の順に処理が行われる。これらの一連の処理により、時間Ｔ１３にわたる通電停止が、エンジン停止条件が成立するまでの期間中繰り返し行われる。
【０１０３】
一方、図１７は、デューティ比Ｄ１１による通電時間の制御により一旦は吸入空気量が判定値αを越えたが、ステップ２３０，２４０の処理に応じた通電停止期間（タイミングｔ１２〜ｔ１３）中に、吸入空気量が減少して判定値αよりも少なくなった場合を示している。この場合には、ステップ２５０の判定条件が満たされず、ステップ２５０→２６０→２７０の順に処理が行われる。デューティ比Ｄ１２により時間Ｔ１２にわたりモータ４１に対する通電時間が制御される。この制御により吸気バルブ２１の作用角及び最大リフト量が大きくなって吸入空気量が多くなる。この増加の過程で吸入空気量が判定値αよりも多くなる。このデューティ比Ｄ１２による通電時間の制御は、ステップ２７０の判定条件が満たされるまで、すなわちタイミングｔ１３から時間Ｔ１２が経過するタイミングｔ１５まで継続される。タイミングｔ１５で吸入空気量が判定値αよりも多いと、ステップ２５０→２８０の順に処理が行われ、通電が停止される。この通電停止は、ステップ２９０の判定条件が満たされるまで、すなわちタイミングｔ１５から時間Ｔ１３が経過するタイミングｔ１６まで継続される。タイミングｔ１６以降も吸入空気量が判定値αよりも多い状況が続けば、ステップ２５０→２８０→２９０→３００→２５０の順に処理が行われ、吸入空気量が判定値αよりも少ない状況が発生すれば、ステップ２５０→２６０→２７０→３００→２５０の順に処理が行われる。このようにエンジン停止条件が成立するまでの期間中、吸入空気量に応じて、デューティ比Ｄ１２による通電時間の制御又は通電停止が行われる。
【０１０４】
従って、第２実施形態によれば、前述した（１）〜（７）に加え、次の効果が得られる。
（８）ピン４８がストッパ５２に当たった後にも出力軸４５が回転しようとすると、モータ電流値がロック判定値βよりも大きくなる。第２実施形態では、この現象を利用して、モータ電流値とロック判定値βとの比較結果に基づき、作用角可変機構３２が保持機構４７により保持される状態になっているかどうかを判定するようにしている。このため、判定結果に基づきモータ電流値がロック判定値βよりも大きくなるまでモータ４１に対する通電時間の制御を行うことにより、作用角可変機構３２を保持機構４７によって保持される状態に確実にすることができる。
【０１０５】
なお、本発明は次に示す別の実施形態に具体化することができる。
・一般に、吸気バルブ２１の作用角（最大リフト量）が小さいと吸気圧が低く、作用角（最大リフト量）が大きくなるに従って吸気圧が高くなる。そのため、前記各実施形態において、吸入空気量に変えて吸気圧を、吸気バルブ２１の作用角の変更に伴い変化するエンジン運転状態としてもよい。この場合には、図１２のステップ１４０及び図１５のステップ２５０の処理内容を、「吸気圧センサによる吸気圧が所定の判定値よりも高いか」とする。このように変更しても吸気バルブ２１の作用角が最大になっているかどうかを推定することができる。
【０１０６】
・保持機構として前述したウォームギヤ以外の機構を採用してもよい。例えば、ボールねじ式のモータをアクチュエータとして用いる場合には、ボール溝に突出してボールの移動を停止させるストッパを保持機構として設けてもよい。この場合には、ボールの移動停止によりコントロールシャフトの軸方向の移動（ストローク）が規制され、可変動弁機構がそのときの状態に保持される。
【０１０７】
・「作用角又は最大リフト量が最大値以外の所定の値であること」をバルブ特性についての保持条件とし、この保持条件が満たされた場合に、保持機構によって可変動弁機構を保持するようにしてもよい。
【０１０８】
・可変動弁機構は、吸・排気バルブ２１，２２の作用角及び最大リフト量の一方をバルブ特性とし、制御指令値に応じて作動するアクチュエータによりバルブ特性を変更するものであってもよい。
【０１０９】
・本発明は、吸気バルブ２１に代えて、又は加えて排気バルブ２２のバルブ特性を変更する可変動弁機構を備えた内燃機関にも適用可能である。
・前記各実施形態で用いたタイプ以外の作用角可変機構又は最大リフト量可変機構を可変動弁機構としてもよい。
【０１１０】
・可変動弁機構のアクチュエータとして、前述したモータ以外の電動アクチュエータを用いてもよい。また、電動アクチュエータ以外のアクチュエータを用いてもよい。
・吸・排気バルブ２１，２２のバルブ特性を検出するセンサとして、前述した回転角センサ７６，７７以外のセンサを用いてもよい。
【０１１１】
・フェイルセーフルーチンのステップ１００，２００における回転角センサの診断（異常検出）を前記各実施形態とは異なる態様で行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】本発明を具体化した第１実施形態におけるエンジン上部の部分断面図。
【図２】作用角可変機構を含むシリンダヘッド上部を示す平面図。
【図３】作用角可変機構、保持機構等の関係を示す略図。
【図４】保持機構を示す部分斜視図。
【図５】仲介駆動機構を示す斜視図。
【図６】仲介駆動機構におけるスライダ等を示す側面図。
【図７】仲介駆動機構の内部構造を示す断面図。
【図８】仲介駆動機構におけるコントロールシャフト、支持パイプ、スライダ等の関係を示す部分断面図。
【図９】（ａ），（ｂ）は仲介駆動機構の作用を示す部分断面図。
【図１０】吸・排気バルブのバルブ特性を示す特性図。
【図１１】モータ回転角と作用角との関係を示す特性図。
【図１２】フェイルセーフ処理の手順を示すフローチャート。
【図１３】モータ回転角、デューティ比及び吸入空気量の変化の態様を示すタイミングチャート。
【図１４】モータ回転角、デューティ比及び吸入空気量の変化の態様を示すタイミングチャート。
【図１５】本発明の第２実施形態におけるフェイルセーフ処理の手順を示すフローチャート。
【図１６】モータ回転角、デューティ比、モータ電流値及び吸入空気量の変化の態様を示すタイミングチャート。
【図１７】モータ回転角、デューティ比、モータ電流値及び吸入空気量の変化の態様を示すタイミングチャート。
【符号の説明】
【０１１３】
１１…エンジン（内燃機関）、２１…吸気バルブ（機関バルブ）、２２…排気バルブ（機関バルブ）、２５…吸気カムシャフト、２７…排気カムシャフト、３２…作用角可変機構（可変動弁機構の一部）、３５…コントロールシャフト、４１…モータ（アクチュエータ）、４５…出力軸、４７…保持機構、５１，５２…ストッパ（回転規制部材）、５３…入力アーム、５４，５５…出力アーム、６２…スライダ、７６，７７…回転角センサ、８１…ＥＣＵ（制御手段）、α…判定値、β…ロック判定値。
【図１】
2005069147.tif 000003
【図２】
2005069147.tif 000004
【図３】
2005069147.tif 000005
【図４】
2005069147.tif 000006
【図５】
2005069147.tif 000007
【図６】
2005069147.tif 000008
【図７】
2005069147.tif 000009
【図８】
2005069147.tif 000010
【図９】
2005069147.tif 000011
【図１０】
2005069147.tif 000012
【図１１】
2005069147.tif 000013
【図１２】
2005069147.tif 000014
【図１３】
2005069147.tif 000015
【図１４】
2005069147.tif 000016
【図１５】
2005069147.tif 000017
【図１６】
2005069147.tif 000018
【図１７】
2005069147.tif 000019