(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
現在のバルブリフト量を検出するリフト量検出手段を備えたＯＨＣエンジンの可変動弁装置において、
前記可変動弁装置は、カムシャフト（２６）と一体回転する入力カム（２５，２５ａ）と、該入力カム（２５，２５ａ）に当接して揺動動作するサブロッカーアーム（７３）と、前記カムシャフト（２６）に回転可能に軸支されると共に前記サブロッカーアーム（７３）の一端を揺動自在に軸支するホルダ（７１）と、前記カムシャフト（２６）に回転可能に軸支されると共に前記サブロッカーアーム（７３）に連動して所定角度内で揺動する揺動カム（２３，２３ａ）とからなる可変動弁機構と、吸排気バルブ（１１，１１ａ）の現在のバルブリフト量を検出するリフト量検出手段（４０）とを備え、前記ホルダ（７１）をモータ（３１）によって回動させて前記揺動カム（２３，２３ａ）の前記所定角度を変更することで前記吸排気バルブ（１１，１１ａ）のバルブ開閉時期および最大リフト量が同時に変更されるように構成されており、
通常時には、前記リフト量検出手段（４０）からの情報に基づいて現在のバルブリフト量を検出し、
前記リフト量検出手段（４０）の異常時には、予め定められたエンジン（１）の吸入空気圧とバルブリフト量との対応関係に基づいて、エンジン（１）の吸入空気圧を検出する吸気圧検出手段（５３）から出力される電圧値から現在のバルブリフト量を導き出し、該現在のバルブリフト量を目標バルブリフト量マップ（１０３）により導き出されたリフト量の目標値に合致するように前記モータ（３１）を駆動し、
前記現在のバルブリフト量は、基準クランクパルスが入力されてから、前記吸気圧検出手段（５３）から出力される電圧値が基準電圧から立ち上がる、または基準電圧に戻るまでの経過時間をタイマ（１１０ｂ）で計測することによって導き出されることを特徴とする可変動弁装置。
【請求項２】
前記エンジン（１）は、
モータ（３１）で回転駆動されるナットギヤ（２０）と、
前記ナットギヤ（２０）に係合し、前記ナットギヤ（２０）の作動角に応じて直線的に往復動する制御軸（２１）と、
前記制御軸（２１）と連結され、バルブのリフト量を可変制御する揺動カム（２３）とを備え、
前記モータ（３１）を駆動してバルブのリフト量を制御するように構成されるとともに、前記リフト量検出手段（４０）が、前記ナットギヤ（２０）の作動角を検出する作動角検出手段（４０）であることを特徴とする請求項１に記載の可変動弁装置。
【請求項３】
前記モータ（３１）を駆動制御するＥＣＵ（１００）を備え、
該ＥＣＵ（１００）は、前記吸気圧検出手段（５３）から前記現在のバルブリフト量を導き出すバルブリフト量導出手段（１１０）を具備し、
前記バルブリフト量導出手段（１１０）は、前記吸気圧検出手段（５３）の出力電圧値と前記現在のバルブリフト量との関係を示すデータマップ（１１０ａ）を含むことを特徴とする請求項２に記載の可変動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変動弁装置に係り、特に、吸排気バルブのリフト量を検知するポジションセンサの異常時に、該ポジションセンサとは別に設けられた検出手段からの情報に基づいて吸排気バルブの現在のリフト量を検知することができる可変動弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内燃機関の動弁装置において、アクチュエータ等で制御軸を駆動することによって、吸排気バルブのバルブリフト量およびこれに伴うバルブ作動角等を連続的に変化させる可変動弁装置の構成が知られている。前記リフト量を連続的に変化させることができれば、例えば、低回転時にはリフト量を小さく、高回転時にはリフト量を大きくする等によって、全回転域において理想的なバルブリフト量で運転される内燃機関を得ることが可能となる。
【０００３】
特許文献１には、カム軸と略平行に配設された制御軸と、該制御軸の外周に偏心して固定された制御カムと、該制御カムに揺動自在に軸支されたロッカーアームと、前記カム軸の回転に応じて前記ロッカーアームの一端部を揺動駆動する揺動駆動手段と、前記ロッカーアームの他端部に連係して揺動して機関弁を開動作させる揺動カムと、前記制御軸を回転駆動する回転駆動手段とを備えた可変動弁装置の制御装置が開示されている。該制御装置によれば、アクチュエータによる回転駆動手段で前記制御軸を回転駆動させることによって、吸排気バルブのリフト量を連続的に変化させることが可能となる。
【特許文献１】特開２００３−２７９７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の技術では、光学式センサや磁気センサ等によるポジションセンサによって現在の制御軸の作動角を検出し、エンジン回転数センサ等の各種情報に基づいて算出した適正作動角に合致するように前記アクチュエータに制御信号を出力する構成とされているので、万一、前記ポジションセンサに異常等が発生した場合を考慮して、予備のポジションセンサを配置すると、スペース的、コスト的に不利になるという課題があった。
【０００５】
本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決し、吸排気バルブのリフト量を検知するポジションセンサの異常時には、該ポジションセンサとは別に設けられた検出手段からの情報に基づいて吸排気バルブのリフト量を検知することができる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】
【０００６】
前記した目的を達成するために、本発明は、現在のバルブリフト量を検出するリフト量検出手段を備えたＯＨＣエンジンの可変動弁装置において、通常時には、前記リフト量検出手段からの情報に基づいて現在のバルブリフト量を検出し、前記リフト量検出手段の異常時には、エンジンの吸入空気圧に基づいて前記現在のバルブリフト量を導き出し、該現在のバルブリフト量から算出された制御量に従って前記バルブのリフト量を制御するようにした点に第１の特徴がある。
【０００７】
また、前記エンジンは、回転自在に軸支されたナットギヤと、前記ナットギヤに係合し、前記ナットギヤの作動角に応じて直線的に往復運動する制御軸と、前記制御軸と連結され、バルブのリフト量を可変制御する揺動カムと、前記ナットギヤを回転駆動させるモータとを備え、前記リフト量検出手段として設けた前記ナットギヤの作動角検出手段で検出したバルブリフト量による制御量で前記モータを駆動するようにした点に第２の特徴がある。
【０００８】
さらに、前記モータを駆動制御するＥＣＵを設け、該ＥＣＵは、前記吸気圧検出手段から前記現在のバルブリフト量を導き出すバルブリフト量導出手段を具備し、前記バルブリフト量導出手段は、前記吸気圧検出手段の出力電圧値と前記現在のバルブリフト量との関係を示すデータマップを含むようにした点に第３の特徴がある。
【発明の効果】
【０００９】
第１の特徴によれば、吸排気バルブのリフト量を検知するリフト量検出手段に異常等が発生した際にも、吸気圧検出手段からの情報に基づいて現在のバルブリフト量を検知できるので、バルブのリフト量の可変制御を継続することができるようになる。また、車両に元々装備されている吸気圧検出手段を利用するので、フェールセーフ制御用に別個のセンサ等を設ける必要がなく、部品点数の増加に伴う設置スペースの増大や構成の複雑化を招くことを防止することができるようになる。
【００１０】
第２の特徴によれば、ナットギヤを回転駆動させてバルブリフト量の可変制御を行うエンジンにおいて、ナットギヤの作動角を検出する作動角検出手段に異常等が発生した際にも、吸気圧検出手段からの情報に基づいて現在のバルブリフト量を検知して可変制御を継続することができるようになる。
【００１１】
第３の特徴によれば、あらかじめ実験等で求められたデータマップを用いることにより、吸気圧検出手段からの情報に基づいて確実に現在のバルブリフト量を検出することが可能なバルブリフト量導出手段を備えた可変動弁装置が得られるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明を適用したエンジンの断面図である。４サイクル単気筒のエンジン１は、ロッカーアームを使用したＳＯＨＣ（シングル・オーバー・ヘッド・カムシャフト）方式による２バルブユニットであり、該図では、シリンダブロック５より上方のみを示している。前記シリンダブロック５に収められたスリーブ４の内部を摺動可能な円筒状のピストン３は、コンロッド２を介して、出力軸であるクランクシャフト（不図示）に連結されている。また、前記シリンダブロック５の上端にはシリンダヘッド７が固定されており、該シリンダヘッド７および前記シリンダブロック５ならびにピストン３によって、混合気を燃焼させる燃焼室６が形成されている。
【００１３】
前記シリンダヘッド７に形成される排気ポート８と燃焼室６との間には、燃焼ガスの排気を制御する排気バルブ１１が配設されており、吸気ポート９と燃焼室６との間には、混合気の吸気を制御する吸気バルブ１１ａが配設されている。前記排気バルブ１１および吸気バルブ１１ａの上部には動弁機構が配設され、該動弁機構の上部にはシリンダヘッドカバー１０が取り付けられている。前記シリンダヘッド７に固定的に支持されるステムガイド１３，１３ａの内部を摺動可能とされる前記排気バルブ１１および吸気バルブ１１ａには、バルブスプリング１２，１２ａによって、常に排気ポート８および吸気ポート９に設けられたバルブシート１５，１５ａに押し当てる方向の付勢力が与えられている。前記排気バルブ１１および吸気バルブ１１ａは、カムシャフト２６の回転に伴って揺動運動するメインロッカーアーム２４，２４ａの動きに連動して上下されることで開閉動作を行う。
【００１４】
本実施形態に係る吸排気バルブの動弁装置においては、前記シリンダヘッドカバー１０の天板近傍で、前記シリンダヘッド７に固定的に支持された基部７ａに回転自在に軸支されたコントロールナットギヤ２０と、該コントロールナットギヤ２０と台形ネジで螺合された制御軸としてのコントロールシャフト２１が取り付けられている。このコントロールシャフト２１は、前記コントロールナットギヤ２０の回転運動に伴って、その回転軸方向に上下運動するように構成されている。また、前記コントロールシャフト２１の上下運動は、各リンク機構を介して、排気側揺動カム２３および吸気側揺動カム（図３参照）の回転運動に変換される。そして、前記排気側揺動カム２３および吸気側揺動カムが回転駆動されて、その揺動角度の範囲および基準点が変更されることで、前記排気バルブ１１および吸気バルブ１１ａのリフト量の連続的な変化が可能となるように構成されている。この可変動弁機構の詳細については後述する。
【００１５】
前記吸気ポート９と連結されるインテークマニホールド１６には、燃料噴射装置のインジェクタ５４が設置されている。該インジェクタ５４の上流側に配設されるセンサユニット一体式のスロットルボディ５０には、乗員の操作によって開閉されてインテークマニホールド１６の内径の断面積を変化させる略円形のスロットルバルブ（不図示）が内蔵されており、該スロットルバルブの回動軸の端部には、スロットル開度センサ５２（以下、Ｔｈ開度センサ）が設置されている。なお、前記スロットルバルブの駆動には、乗員の操作とは無関係にエンジン回転数や車速等に基づいて自動制御を行うＤＢＷ（ドライブ・バイ・ワイヤ）システムが適用されてもよい。
【００１６】
前記Ｔｈ開度センサ５２の近傍には、インテークマニホールド１６に発生する吸気負圧を検出する吸気圧検出手段としてのＰＢセンサ５３が設置されている。該ＰＢセンサ５３および前記Ｔｈ開度センサ５２は、一体的に形成されたケース５１に収められており、該ケース５１を不図示の蓋部材等で覆うことで、前記センサを水や埃等から防護することができる。
【００１７】
図２は、前記ＰＢセンサ５３の構造を示す図１のＡ−Ａ線断面図である。前記と同一の符号は、前記と同一または同等部分を示す。前記ＰＢセンサ５３は、インテークマニホールド１６と連通する通路５５の端部に設けられており、半導体素子を使用したストレインゲージ等によって、吸気圧の変化を電圧値の変化として端子５４から出力することができる周知のセンサ素子である。
【００１８】
図３は、図１のＢ方向視図における断面図である。前記と同一の符号は、前記と同一または同等部分を示す。前記エンジン１は、第１プラグ６０および第２プラグ６２を備えたツインプラグ式とされており、該図では、前記第１プラグ６０に略Ｌ字型のプラグキャップ６１が装着されている。無端状のカムチェーン３８からカムスプロケット２７に伝達されるクランクシャフトの回転駆動力は、排気バルブ１１（図１参照）を開閉させるための排気側入力カム２５と、吸気バルブ１１ａを開閉させるための吸気側入力カム２５ａとを固定的に支持するカムシャフト２６に伝達される。また、前記コントロールシャフト２１の上下運動に伴って所定角度内で回転駆動する排気側揺動カム２３および吸気側揺動カム２３ａは、前記カムシャフト２６に対して回転自在に軸支されている。
【００１９】
前記シリンダヘッドカバー１０には、駆動モータ３１を固定支持するモータケース３０が取り付けられている。前記駆動モータ３１の内部には、円筒状のステータ２９および該ステータ２９に対して回転可能なロータ３２が配設されている。該ロータ３２は、不図示のＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニット）からの駆動制御信号に基づいて任意の回転角度および速度で駆動される。この回転駆動力は、前記ロータ３２の出力軸２８と一体的に支持されるピニオンギヤ３３によって第１コントロールギヤ３４に伝達され、該第１コントロールギヤ３４と一体的に回転する第２コントロールギヤ３５を介して前記コントロールナットギヤ２０に伝達されるように構成されている。上記したような構成により、前記駆動モータ３１を駆動することで、前記排気側揺動カム２３および吸気側揺動カム２３ａを回転駆動させることが可能となる。
【００２０】
図４は、図３のＣ方向視図における一部断面図である。前記と同一の符号は、前記と同一または同等部分を示す。前記したように、駆動モータ３１（図３参照）の回転駆動力は、ピニオンギヤ３３から、第１コントロールギヤ３４およびこれと一体的に回転する第２コントロールギヤ３５を介して、コントロールナットギヤ２０に伝達される。また、コントロールナットギヤ２０の図示左方には、該コントロールナットギヤ２０の回転角度（作動角度）を検知する作動角検出手段としてのポジションセンサ４０が取り付けられている。該ポジションセンサ４０は、コイル４２に対するコア４２の位置変化を検出する非接触式のセンサユニットである。そして、前記コントロールナットギヤ２０に噛み合わされたセンサドライブギヤ３６および該センサドライブギヤ３６と同軸のギヤ（図５参照）を介して前記センサシャフト３７を回転駆動させることにより、前記センサシャフト３７の先端に取り付けられたコア４２がその軸方向に所定の量だけ移動するように構成されているので、前記ポジションセンサ４０からの出力に基づいて、前記コントロールナットギヤ２０の回転角を検出することが可能となる。そして、前記したように、前記排気側揺動カム２３および吸気側揺動カム２３ａは、このコントロールナットギヤ２０の回転駆動に応じてその回転角度を変更するように構成されているので、前記ポジションセンサ４０からの情報に基づいて、前記排気側揺動カム２３および吸気側揺動カム２３ａの回転角を検出することができるようになる。なお、前記ポジションセンサ４０からの情報は、後述するＥＣＵにおいて、現在のバルブリフト量を導き出すために使用される。
【００２１】
図５は、図４のＤ方向視図における一部断面図である。前記と同一の符号は、前記と同一または同等部分を示す。前記カムシャフト２６の端部に固定的に支持されたカムスプロケット２７は、前記クランクシャフトの１／２の回転数で回転するように設定されている。また、前記センサドライブギヤ３６およびセンサシャフト３７には、回転軸を９０度変換するネジ歯車３６ａ等を使用することができる。なお、前記カムシャフト２６を軸支するシリンダヘッド７の一側面には、前記第２プラグ６２を挿入するためのプラグホール６２ａが設けられている。
【００２２】
図６は、図３のＣ方向視図において、前記コントロールシャフト２１やモータケース３０等を取り外した状態を示す上面図である。前記と同一の符号は、前記と同一または同等部分を示す。排気側入力カム２５（以下、入力カム）および排気側揺動カム２３（以下、揺動カム）は、第１ホルダ７１および第２ホルダ７２に挟まれるように配設されている。そして、エンジン１の運転中において、前記排気側入力カム２５および吸気側入力カム２５ａは、前記カムシャフト２６と一体的に回転している。これに対して、前記排気側揺動カム２３および吸気側揺動カム２３ａは、前記排気側入力カム２５および吸気側入力カム２５ａの回転運動に伴って、所定の角度の範囲内で揺動運動するように構成されている。本実施形態に係る可変動弁装置は、吸気側および排気側において、それぞれ同様の可変動弁機構を有しているので、以下、排気側のみに注目して詳細な説明を行う。
【００２３】
図７は、排気側の可変動弁機構の正面図である。前記と同一の符号は、前記と同一または同等部分を示す。前記メインロッカーアーム２４は、前記シリンダヘッド７（図１参照）に設けられた支持軸８３を回転軸として揺動するように構成されており、該揺動運動によって前記排気バルブ１１の開閉が行われる。また、前記メインロッカーアーム２４の図示左端には、ローラ８４が回転自在に取り付けられており、該ローラ８４は、前記揺動カム２３のカム面（図９参照）と常に当接している。所定の角度の範囲内で揺動する揺動カム２３は、カムシャフト２６の下方に配設されたサブロッカーアーム７３によって揺動される。該サブロッカーアーム７３は、その略中央にローラ９０が回転自在に取り付けられており、該ローラ９０と前記入力カム２５とが当接するように配設されている。上記した構成によって、前記サブロッカーアーム７３は、入力カム２５の回転に伴って、揺動中心点９１を回転中心として揺動運動を行う。そして、この揺動運動が、サブロッカーアーム７３の図示右端部に回転自在に連結されたリンクアーム７５を介して揺動カム２３に伝達されることとなる。すなわち、入力カム２５の回転運動は、サブロッカーアーム７３によって揺動運動に変換され、該揺動運動に伴って揺動カム２３が所定の角度内で往復回転運動を行うことで、前記メインロッカーアーム２４を揺動運動させる構成とされている。
【００２４】
前記第１ホルダ７１は、図示右側の大端側の孔が前記カムシャフト２６と同軸上で回転自在に軸支されており、図示左側の小端側の孔には、前記サブロッカーアーム７３が揺動自在に軸支されている。また、この第１ホルダ７１の上方の一端部には、前記コントロールシャフト２１（図１参照）と連結されるコントロールリンク７０が揺動自在に軸支されている。
【００２５】
図８は、図７のＥ方向視図の一部断面図である。前記と同一の符号は、前記と同一または同等部分を示す。該図では、排気バルブ１１等を除き、可変動弁機構部のみを示している。前記サブロッカーアーム７３は、連結ピン８７によって第１ホルダ７１および第２ホルダ７２に挟まれるように連結されている。前記したように、サブロッカーアーム７３は、入力カム２５に当接するローラ９０によって揺動されるので、前記連結ピン８７の中心は、前記揺動中心点９１（図７参照）と合致することになる。なお、前記コントロールリンク７０と前記第１ホルダ７１との連結は、連結ピン８１によって行われている。
【００２６】
図９は、本実施形態に係る可変動弁機構を構成する主要部品の展開図である。前記と同一の符号は、前記と同一または同等部分を示す。該図では、可変動弁機構のバルブリフト量可変範囲においてリフト量が最大となる状態を示している。前記揺動カム２３には、任意のカムプロフィールを有するように形成したカム山８５にカム面８６が形成されており、該図の状態においては、前記入力カム２５の回転に伴う揺動運動によって、前記カム面８６とローラ８４との当接点が、θ１とθ２との間を往復することになる。このとき、θ１＝第１の基準点、θ２＝第１の最大リフト量となる点である。
【００２７】
また、前記コントロールリンク７０の上端の連結孔８０は、前記コントロールシャフト２１の下端部と揺動自在に連結されている。該図では、前記コントロールシャフト２１が最も上方に引き上げられるに伴って、前記コントロールリンク７０が最も上方に引き上げられた状態を示している。すなわち、前記第１ホルダ７１が軸孔７１ｂを中心に所定の調整範囲内で時計方向に大きく回動されて、サブロッカーアーム７３の揺動中心点９１が最も上方に位置する状態にある。なお、前記第２ホルダ７２の軸孔７２ｂには、前記第１ホルダ７１の軸孔７１ｂと同様に前記カムシャフト２６が貫通するので、前記第２ホルダ７２は、前記第１ホルダ７１と一体的に回転運動することとなる。
【００２８】
図１０は、図９に対して、可変動弁機構のバルブリフト量可変範囲においてリフト量が最小となる状態を示した主要構成部品の展開図である。該図の状態においては、入力カム２５の回転に伴う揺動運動によって、前記カム面８６とローラ８４との当接点が、θ３とθ４との間を往復することになる。このとき、θ３＝第２の基準点、θ４＝第２の最大リフト量となる点である。該図では、前記コントロールシャフト２１が最も下方に押し下げられるに伴って、前記コントロールリンク７０が最も下方に押し下げられた状態を示している。すなわち、図中に矢印で示すように、第１ホルダ７１が軸孔７１ｂを中心に所定の調整範囲内で反時計方向に大きく回動されて、サブロッカーアーム７３の揺動中心点９１が最も下方に位置する状態にある。なお、前記揺動中心点９１は、カムシャフト２６の回転軸を中心に反時計方向に回転移動したのみなので、入力カム２５によるサブロッカーアーム７３の揺動運動そのものは不変である。
【００２９】
上記したように、本実施形態に係る可変動弁装置は、前記駆動モータ３１（図３参照）を回転駆動させることで、図９に示した第１の最大リフト量を有する状態と、図１０に示した第２の最大リフト量を有する状態との間で、排気バルブ１１および吸気バルブ１１ａのリフト量を連続的に変化させることが可能である。そして、前記ポジションセンサ４０によって導き出される揺動カム２３の回転角度と、クランクシャフトの位相を検知するクランク位置センサ（不図示）からの情報に基づいて、現在のバルブリフト量およびバルブリフトの可変量を導き出すことができる。なお、前記クランク位置センサは、その１回転ごとに歯抜け部を含む複数個のクランクパルスを出力する一対のクランクパルサーロータおよびパルス発生器によって構成すると、所定のクランクパルスの時間間隔を計測することで、エンジン回転数を検出するＮｅセンサとして機能させることができる。
【００３０】
図１１は、本実施形態に係る可変動弁装置のシステム構成を示したブロック図である。前記と同一の符号は、前記と同一または同等部分を示す。ＥＣＵ１００は、前記ＰＢセンサ５３等の各補器類が正常に動作しているか否かを判断する正常動作判断手段１０１と、ラジエータ（不図示）等に取り付けられた水温センサ５５からの情報に基づいて冷却水の温度が適正か否かを判断する適正水温判断手段１０２と、前記Ｔｈ開度センサ５２およびＮｅセンサ５６からの情報に基づいてバルブリフト量の目標値を読み出すための目標バルブリフト量マップ１０３と、各種情報に基づいてバルブリフト量の制御指令を行うバルブリフト量可変制御手段１０４と、ＰＢセンサ出力値−バルブリフト量マップ１１０ａおよびタイマ１１０ｂが収納された予備バルブリフト量算出手段１１０とを含む。前記バルブリフト量可変制御手段１０４は、前記駆動モータ３１に駆動信号を送信するドライバ５７に制御指令を発するように構成されている。そして、前記したように、駆動モータ３１の回転駆動力で前記コントロールナットギヤ２０およびコントロールシャフト２１が駆動されることで、本実施形態に係るバルブリフト量の可変制御が実現される。なお、前記ドライバ５７は、ＥＣＵ１００の内部に設けられてもよい。なお、前記入力カム２５および揺動カム２３のカムプロフィールや、該両者の作動関係を示すマップは、前記バルブリフト量可変制御手段１０４に記憶され、常時各センサからの情報と組み合わされて使用されている。
【００３１】
本実施形態に係る可変動弁装置は、通常運転時において、前記ポジションセンサ４０およびＮｅセンサ５６からの情報に基づいて現在のバルブリフト量を検出し、前記目標バルブリフト量マップ１０３によって導き出された目標値に合致するように駆動モータを３１を駆動制御している。そして、従来技術においては、万一、前記ポジションセンサ４０に異常等が発生した場合にバルブリフト量の可変制御が不能となるのに対し、本実施形態に係る可変動弁装置では、前記ＰＢセンサ５３からの情報に基づいて現在のバルブリフト量を検出し、バルブリフト量の可変制御を継続することを可能にしたフェールセーフ機能を備えている点に特徴がある。
【００３２】
図１２は、前記ＥＣＵ１００にて実施されるバルブリフト量可変制御の手順を示すフローチャートであり、所定の周期で繰り返し実行される。前記エンジン１の始動と共に開始されるバルブリフト量可変制御では、まず、ステップＳ１０にて、前記水温センサ５５からの情報が検知される。続くステップＳ１１では、前記Ｎｅセンサ５６からの情報が検知され、ステップＳ１２において前記Ｔｈ開度センサ５２からの情報が検知される。次に、ステップＳ１３では、前記現在のバルブリフト量を検知するためのポジションセンサ４０からの情報が検知され、ステップＳ１４では、前記インテークマニホールド１６に発生する吸気圧を検知するため、前記ＰＢセンサ５３からの情報が検知される。
【００３３】
続くステップＳ１５では、前記水温センサ５５によって計測された冷却水の温度Ｋが１２０℃以上であるか否かが検知される。該適正温度の判定は、前記適正水温判断手段１０２によって実行される。そして、ステップＳ１３で温度Ｋが１２０℃以上でない、すなわち、バルブリフト量を増大させる制御に適した所定の温度までエンジンが暖まっていないと判定されると、ステップＳ１６に進んでバルブリフト量の可変量を最小値に駆動制御する。該ステップＳ１６での制御は、前記バルブリフト量可変制御手段１０４によって実行される。
【００３４】
前記ステップＳ１３で温度Ｋが１２０℃以上であると判定されると、ステップＳ１７に進んで前記目標バルブリフト量マップ１０３から目標値を読み込む。前記目標バルブリフト量マップ１０３は、所定のＴｈ開度およびエンジン回転数から導き出される最適なバルブリフト量を実験等によって規定したデータテーブルである。続くステップＳ１８では、現在のバルブリフト量が前記目標値に合致するように、バルブリフト量可変制御手段１０４からドライバ５７に制御信号が送信されて、前記駆動モータ３１がコントロールナットギヤ２０を駆動制御する。
【００３５】
そして、続くステップＳ１９では、前記正常動作判断手段１０１によって駆動モータ３１が異常であるか否かが判定される。該ステップＳ１９によって異常でないと判定されると、ステップＳ２０に進んで、前記ポジションセンサ４０が異常であるか否かが判定される。そして、ステップＳ２０によってポジションセンサ４０が異常であると判定されると、ステップＳ２１に進んで、ＰＢセンサ５３を使用したフェールセーフ制御が開始される。
【００３６】
前記ステップＳ２１によるフェールセーフ制御の実行開始は、前記正常動作判断手段１０１がポジションセンサ４０の異常を検知し、これがバルブリフト量可変制御手段１０４に伝達されることによって行われる。続くステップＳ２２では、前記ＰＢセンサ５３の出力値に基づいて現在のバルブリフト量が導出される。これは、前記予備バルブリフト量導出手段１１０に収納された、ＰＢセンサ出力値−バルブリフト量マップ１１０ａから読み出したデータと、各種の所定時間を計測するタイマ１１０ｂの出力値とから導き出されることになる。ここで、現在のバルブリフト量を導き出す手法を説明するために、図１３および図１４を参照する。
【００３７】
図１３は、前記ＰＢセンサ５３から出力されるＰＢセンサ出力電圧（Ｖ）および時間（ｔ）と、これに対応するクランクパルス（ＣＰ）との関係図である。該図では、４種類のバルブリフト量にそれぞれ対応したＰＢセンサ出力電圧の推移曲線（ＰＢ１，ＰＢ２，ＰＢ３，ＰＢ４）が記載されている。また、該図におけるクランクパルス（ＣＰ）は、前記クランク位置センサから出力される複数のクランクパルスのうち、１つの基準クランクパルスの出力のみを示している。したがって、基準クランクパルスが２回出力されている該図では、少なくともクランクシャフトが１回転する時間より長い期間を示している。
【００３８】
本実施形態において、前記ＰＢセンサ出力電圧は、前記吸排気バルブのリフト量がゼロの時に、基準電圧Ｖ０（Ｖ）を示している。そして、前記ＰＢセンサ出力電圧は、バルブがリフトし始める（開き始める）とマイナス側に立ち上がり、例えば、推移曲線がＰＢ１の時には、ピーク値としてＶ１（Ｖ）を記録した後、バルブが閉じられると共に基準電圧Ｖ０（Ｖ）に戻ることになる。これと同様に、推移曲線がＰＢ４の時には、ピーク値としてＶ４（Ｖ）を記録した後、バルブが閉じられると共に基準電圧Ｖ０（Ｖ）に戻る。すなわち、前記ＰＢセンサ出力電圧（Ｖ）は、バルブリフト量と所定の関係にあるので、実験等によって前記ＰＢセンサ出力電圧に対応するバルブリフト量をあらかじめ明らかにしておけば、前記ＰＢセンサ５３から出力される情報から、現在のバルブリフト量を導き出すことができるようになる。本実施形態においても、前記予備バルブリフト量導出手段１１０に収納されるＰＢセンサ出力値−バルブリフト量マップ１１０ａは、あらかじめ行うベンチテストや実走テスト等によって、前記所定の関係を明らかにしたデータテーブルに基づいて作成されている。そして、該ＰＢセンサ出力値−バルブリフト量マップ１１０ａから読み出されたデータは、そのままバルブリフト量として使用されるほか、所定の演算処理を施した後に使用されてもよい。
【００３９】
上記したようなバルブリフト量の導出には、種々の手法を適用することができる。例えば、基準クランクパルスが入力されてからの経過時間を前記タイマ１１０ｂで計測すれば、所定のエンジン回転数および所定のクランクシャフト角度におけるバルブリフト量を「現在のバルブリフト量」として順次導出することが可能となる。また、所定期間内における前記ＰＢセンサ出力電圧の推移曲線の傾きに注目することによって、カムプロフィール曲線の立ち上がり度合を検知することもできる。さらに、前記ＰＢセンサ電圧の推移曲線を、「上昇」、「下降」、「下向きピーク」に分類して比較することで、「下向きピーク」時のバルブリフト量、すなわち所定のエンジン回転数における最大リフト量のみを検出することも可能である。加えて、所定期間内（例えば、クランクシャフト３回転の期間）において計測されるピーク値のみを記録し、該ピーク値の平均値を所定期間内の最大リフト量とすることで、前記ＥＣＵの情報処理にかかる負担を低減させる手法等も考えられる。
【００４０】
図１４は、前記ＰＢセンサ５３から出力される電圧（Ｖ）および時間（ｔ）と、これに対応するクランクパルス（ＣＰ）との関係図である。該図では、４種類のバルブリフトタイミングにそれぞれ対応したＰＢセンサ出力電圧の推移曲線（ＰＢ５，ＰＢ６，ＰＢ７，ＰＢ８）が記載されている。本実施形態において、前記ＰＢセンサ出力電圧（Ｖ）は、バルブがリフトし始めるとマイナス側に立ち上がる。例えば、前記推移曲線がＰＢ５の時には、時間Ｔ１（ｔ）においてマイナス側に立ち上がり、所定の曲線を描いた後に、時間Ｔ３（ｔ）で基準電圧Ｖ０（Ｖ）に戻る。これと同様に、前記推移曲線がＰＢ８の時には、時間Ｔ２（ｔ）でマイナス側に立ち上がり、バルブが閉じられると共に基準電圧Ｖ０（Ｖ）に戻る。それぞれの時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３の計測は、基準クランクパルスが通過したＴ０（ｔ）を基準として、前記予備バルブリフト量導出手段１１０に格納されるタイマ１１０ｂによって実行される。前記したバルブリフト量との関係と同様に、前記ＰＢセンサ出力電圧は、バルブリフトタイミングと所定の関係にあるので、あらかじめ該所定の関係を明らかにしておけば、ＰＢセンサ５３からの情報に基づいてバルブリフトタイミングを導き出すことが可能となる。なお、上記したバルブリフトタイミングの検出は、前述したバルブリフト量の検出と並行して実施することが可能である。また、上記したようなＰＢセンサ出力電圧値の検証は、吸気バルブの開閉に伴う出力値のみに注目して行うほか、排気バルブ側の開閉動作による影響を考慮して行ってもよいことは勿論である。
【００４１】
図１２のフローチャートに戻って、続くステップＳ２３では、前記ＰＢセンサ５３によるフェールセーフ制御によって算出された現在のバルブリフト量と、前記バルブリフト量マップ１０３から読み出した目標値とに基づき、駆動モータ３１によるコントロールナットギヤ２０の駆動制御を行う。上記した構成によって、本実施形態に係る可変動弁装置は、現在のバルブリフト量を計測するポジションセンサ４０に異常が発生した際にも、車両に元々装備されているＰＢセンサ５３からの情報に基づいて現在のバルブリフト量を導出できるので、バルブリフト量の可変制御を継続することができるようになる。
【００４２】
続くステップＳ２４では、前記ＰＢセンサ５３が異常であるか否かが判定される。該ステップＳ２４によって異常でないと判定されると、本実施形態に係るバルブリフト量可変制御を終了する。一方、前記ステップＳ２４によってＰＢセンサ５３も異常であると判定されると、第２のフェールセーフ制御を実行するためにステップＳ２５に進むことになる。該ステップＳ２５では、現在のバルブリフト量を検知することが不能となったために、不適切なバルブ可変量を与えることを避けるように、バルブリフト量可変量を最小値に駆動制御し、さらに、ステップＳ２６に進んで、所定時間経過後にエンジン１を停止して制御を終了する。
【００４３】
上記したように、本発明に係る可変動弁装置によれば、吸排気バルブのリフト量を検知するポジションセンサに異常等が発生した際には、ＰＢセンサからの情報に基づいて現在のバルブリフト量を検知するようにしたので、リフト量可変制御を継続することができるようになる。また、車両に元々装備されているＰＢセンサを利用するので、フェールセーフ制御用に別個のセンサを設ける必要がなく、部品点数の増加に伴う設置スペースの増大や構成の複雑化を招くことを防止することができるようになる。
【００４４】
なお、可変動弁機構や各種センサの構成等は、上記した実施形態に限定されず、種々の変形が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施形態に係る可変動弁装置が適用されたエンジンの断面図である。
【図２】ＰＢセンサの断面図である。
【図３】図１のＢ方向視図における断面図である。
【図４】図３のＣ方向視図における一部断面図である。
【図５】図４のＤ方向視図における断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る可変動弁装置が適用されたエンジンの上面図である。
【図７】排気側の可変動弁機構の正面図である。
【図８】図７のＥ方向視図の一部断面図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る可変動弁機構を構成する主要部品の展開図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る可変動弁機構を構成する主要部品の展開図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る可変動弁装置のシステム構成を示したブロック図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係るバルブリフト量可変制御の手順を示すフローチャートである。
【図１３】ＰＢセンサ出力電圧および時間と、これに対応するクランクパルスとの関係を示すグラフである。
【図１４】ＰＢセンサ出力電圧および時間と、これに対応するクランクパルスとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４６】
２０…コントロールナットギヤ、２１…コントロールシャフト、３１…駆動モータ、４０…ポジションセンサ（作動角検出手段）、５２…Ｔｈ開度センサ、５３…ＰＢセンサ（吸気圧検出手段）、５５…水温センサ、５６…Ｎｅセンサ、１００…ＥＣＵ、１０１…正常動作判断手段、１０２…適正水温判断手段、１０３…バルブリフト量マップ、１０４…バルブリフト量可変制御手段、１１０…予備バルブリフト量導出手段、１１０ａ…ＰＢセンサ電圧値−バルブリフト量マップ、１１０ｂ…タイマ
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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