(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒と、各前記気筒に設けられた吸気バルブが閉じるタイミングを変更可能な変更機構とを備えた内燃機関の制御装置であって、
下死点で各前記吸気バルブが閉じるように前記変更機構を制御するための制御手段と、
下死点で前記吸気バルブが閉じるように前記変更機構が制御される状態において、各前記気筒における空燃比および空燃比に応じた値のうちの少なくともいずれか一方の値を検知するための検知手段と、
下死点とは異なるタイミングで各前記吸気バルブが閉じるように前記変更機構を制御するための手段と、
下死点とは異なるタイミングで前記吸気バルブが閉じるように前記変更機構が制御される状態において、各前記気筒における空燃比および空燃比に応じた値のうちの少なくともいずれか一方の値を検知するための手段と、
下死点で前記吸気バルブが閉じるように前記変更機構が制御される状態において検知された値および下死点とは異なるタイミングで前記吸気バルブが閉じるように前記変更機構が制御される状態において検知された値の差を前記吸気バルブの動作特性の差として算出するための手段とを含む、内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に、複数の気筒と、各気筒に設けられた吸気バルブが閉じるタイミングを変更可能な変更機構とを備えた内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、複数の気筒を備えたエンジンにおいては、吸気バルブ等の動作特性（作用角や位相等）が各気筒間で異なることにより、気筒間で空燃比が均一にならない場合があることが知られている。気筒間で空燃比が不均一であると、空気と燃料との混合気の燃焼状態が異なることにより、出力トルクの変動が大きくなる。この場合、クランクシャフトの回転変動（クランクシャフトが１回転する間における回転速度の変動）が大きくなり、エンジンの振動やノイズが大きくなる。したがって、空燃比のばらつきを抑制することが望ましい。
【０００３】
特開２００２−３０３１８７号公報（特許文献１）は、気筒間の空燃比のばらつきを抑制するとともに、気筒間のトルクのばらつきを抑制する多気筒内燃機関（多気筒エンジン）の制御装置を開示する。特許文献１に記載の多気筒内燃機関の制御装置は、吸気弁（吸気バルブ）の作用角が最大作用角に設定されている気筒の排気ガス空燃比を算出し、その排気ガス空燃比に基づいて気筒間の燃料噴射量のばらつきを抑制する。
【０００４】
この公報に記載の多気筒内燃機関の制御装置によれば、吸入空気量が吸気バルブの作用角に基づいては制限されない状態（各気筒の吸入空気量が同じになる状態）で算出された排気ガス空燃比に基づいて気筒間の燃料噴射量のばらつきが抑制される。すなわち、すべての気筒の排気ガス空燃比が等しくなるように燃料噴射量が補正される。これにより、気筒間の燃料噴射量のばらつきを抑制することができる。そのため、気筒間の空燃比のばらつきを抑制すると共に気筒間のトルクのばらつきを抑制することができる。
【特許文献１】特開２００２−３０３１８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特開２００２−３０３１８７号公報に記載の多気筒内燃機関の制御装置のように、吸気バルブの作用角を最大にした状態で空燃比を算出した場合、各気筒の吸気バルブの作用角の影響が空燃比に作用する場合があり得る。たとえば、制御上の目標の作用角よりも実際の作用角が大きくなる特性を有する吸気バルブが設けられた気筒においては、吸気バルブが閉じるタイミングが遅くなることにより、ピストンの上昇に伴なって吸気ポートに押し戻される空気量が増え、結果的に吸入空気量が減る。この場合、空燃比が低くなる。また、制御上の目標の作用角よりも実際の作用角が小さくなる特性を有する吸気バルブが設けられた気筒においては、吸気バルブが閉じるタイミングが早くなることにより、ピストンの上昇に伴なって吸気ポートに押し戻される空気量が減り、結果的に吸入空気量が増える。この場合、空燃比が高くなる。したがって、各気筒の吸気バルブの動作特性（作用角）の差による影響を除外して空燃比を算出するためには、さらなる改善の余地がある。
【０００６】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、吸気バルブの動作特性による影響が抑制された空燃比もしくは空燃比に応じた値を得ることができる内燃機関の制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明に係る内燃機関の制御装置は、複数の気筒と、各気筒に設けられた吸気バルブが閉じるタイミングを変更可能な変更機構とを備えた内燃機関を制御する。この制御装置は、下死点から予め定められた範囲内のタイミングで各吸気バルブが閉じるように変更機構を制御するための制御手段と、下死点から予め定められた範囲内のタイミングで吸気バルブが閉じるように変更機構が制御される状態において、各気筒における空燃比および空燃比に応じた値のうちの少なくともいずれか一方の値を検知するための検知手段とを含む。
【０００８】
第１の発明によると、下死点から予め定められた範囲内のタイミングで吸気バルブが閉じるように、変更機構が制御される。吸気バルブが下死点付近で閉じる状態では、吸気バルブが閉じる実際のタイミングが制御上のタイミングよりも遅角側になる気筒において、吸入された空気がピストンの上昇に伴って吸気ポートに押し戻される。そのため、吸気バルブが閉じる実際のタイミングが制御上のタイミングに一致する場合に比べて、気筒に吸入される空気量が減る。一方、吸気バルブが閉じる実際のタイミングが制御上のタイミングよりも進角側になる気筒において、ピストンが下死点に到達する前に吸気バルブが閉じる。そのため、吸気バルブが閉じる実際のタイミングが制御上のタイミングに一致する場合に比べて、気筒に吸入される空気量が減る。したがって、いずれの場合であっても、空気量が減る傾向を示す。そのため、各気筒に設けられた吸気バルブの動作特性の差に起因する空気量のばらつきが小さいといえる。そこで、下死点から予め定められた範囲内のタイミングで吸気バルブが閉じるように変更機構が制御される状態において、各気筒における空燃比および空燃比に応じた値のうちの少なくともいずれか一方の値が検知される。これにより、吸気バルブの動作特性による影響が抑制された空燃比もしくは空燃比に応じた値を得ることができる内燃機関の制御装置を提供することができる。
【０００９】
第２の発明に係る内燃機関の制御装置は、第１の発明の構成に加え、下死点から予め定められた範囲外のタイミングで各吸気バルブが閉じるように変更機構を制御するための手段と、下死点から予め定められた範囲外のタイミングで吸気バルブが閉じるように変更機構が制御される状態において、各気筒における空燃比および空燃比に応じた値のうちの少なくともいずれか一方の値を検知するための手段と、下死点から予め定められた範囲内のタイミングで吸気バルブが閉じるように変更機構が制御される状態において検知された値および下死点から予め定められた範囲外のタイミングで吸気バルブが閉じるように変更機構が制御される状態において検知された値の差を算出するための手段とをさらに含む。
【００１０】
第２の発明によると、下死点から予め定められた範囲外のタイミングで各吸気バルブが閉じるように変更機構が制御される。下死点から予め定められた範囲よりも遅角側で吸気バルブが閉じるように制御される状態では、吸気バルブが閉じる実際のタイミングが制御上のタイミングよりも遅角側になる気筒において、ピストンの上昇に伴って気筒から吸気ポートに押し戻される空気量が増える。そのため、吸気バルブが閉じる実際のタイミングが制御上のタイミングに一致する場合に比べて、気筒に吸入される空気量が減る。一方、吸気バルブが閉じる実際のタイミングが制御上のタイミングよりも進角側になる気筒において、ピストンの上昇に伴って気筒から吸気ポートに押し戻される空気量が減る。そのため、吸気バルブが閉じる実際のタイミングが制御上のタイミングに一致する場合に比べて、気筒に吸入される空気量が増える。逆に下死点から予め定められた範囲よりも進角側で吸気バルブが閉じるように制御される状態では、吸気バルブが閉じる実際のタイミングが制御上のタイミングよりも遅角側になる気筒において、ピストンの下降に伴ってより多くの空気量が気筒に吸入される。そのため、吸気バルブが閉じる実際のタイミングが制御上のタイミングに一致する場合に比べて、気筒に吸入される空気量が増える。一方、吸気バルブが閉じる実際のタイミングが制御上のタイミングよりも進角側になる気筒において、より早いタイミングで吸気バルブが閉じる。そのため、吸気バルブが閉じる実際のタイミングが制御上のタイミングに一致する場合に比べて、気筒に吸入される空気量が減る。したがって、いずれの状態であっても、各気筒に設けられた吸気バルブの動作特性の差に起因する空気量のばらつきが大きくなる。そのため、下死点から予め定められた範囲外のタイミングで吸気バルブが閉じるように変更機構が制御される状態において、各気筒について検知された空燃比もしくは空燃比に応じた値のばらつきは、各吸気バルブの動作特性およびそれ以外の両方に起因したものであるといえる。一方、吸気バルブが下死点から予め定められた範囲内で閉じるように制御された状態の空燃比のばらつきは、各吸気バルブの動作特性以外に起因したものである。そのため、下死点から予め定められた範囲内のタイミングで吸気バルブが閉じるように変更機構が制御される状態において検知された値と、下死点から予め定められた範囲外のタイミングで吸気バルブが閉じるように変更機構が制御される状態において検知された値との差のばらつきは、吸気バルブの動作特性以外の要因による影響が除外されたものであるといえる。そこで、下死点から予め定められた範囲内のタイミングで吸気バルブが閉じるように変更機構が制御される状態において検知された値と、下死点から予め定められた範囲外のタイミングで吸気バルブが閉じるように変更機構が制御される状態において検知された値との差が算出される。これにより、吸気バルブの動作特性の差、すなわち各気筒に吸入される空気量の差を、精度よく検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１２】
図１を参照して、本発明の実施の形態に係る制御装置を搭載した車両のエンジンについて説明する。本実施の形態に係る制御装置は、たとえば図１に示すＥＣＵ（Electronic Control Unit）２００が実行するプログラムにより実現される。
【００１３】
エンジン１００には、エアクリーナ１０２から空気が吸入される。吸入空気量は、スロットルバルブ１０４により調整される。スロットルバルブ１０４はモータにより駆動される電子スロットルバルブである。
【００１４】
空気は、シリンダ１０６（燃焼室）において燃料と混合される。本実施の形態においては、シリンダ１０６は複数設けられる。シリンダ１０６には、インジェクタ１０８から燃料が直接噴射される。すなわち、インジェクタ１０８の噴射孔はシリンダ１０６内に設けられている。燃料は、シリンダ１０６の吸気側（空気が導入される側）から噴射される。
【００１５】
燃料は吸気行程において噴射される。なお、燃料が噴射される時期は、吸気行程に限らない。また、本実施の形態においては、インジェクタ１０８の噴射孔がシリンダ１０６内に設けられた直噴エンジンとしてエンジン１００を説明するが、直噴用のインジェクタ１０８に加えて、ポート噴射用のインジェクタを設けてもよい。さらに、ポート噴射用のインジェクタのみを設けるようにしてもよい。
【００１６】
シリンダ１０６内の混合気は、点火プラグ１１０により着火され、燃焼する。燃焼後の混合気、すなわち排気ガスは、三元触媒１１２により浄化された後、車外に排出される。混合気の燃焼によりピストン１１４が押し下げられ、クランクシャフト１１６が回転する。
【００１７】
各シリンダ１０６の頭頂部には、吸気バルブ１１８および排気バルブ１２０が設けられる。シリンダ１０６に導入される空気の量および時期は吸気バルブ１１８により制御される。シリンダ１０６から排出される排気ガスの量および時期は排気バルブ１２０により制御される。吸気バルブ１１８はカム１２２により駆動される。排気バルブ１２０はカム１２４により駆動される。
【００１８】
吸気バルブ１１８は、ＶＶＬ（Variable Valve Lift）機構４００により、リフト量および作用角が制御される。なお、吸気バルブ１１８に加えて排気バルブ１２０のリフト量および作用角を制御するようにしてもよい。また、ＶＶＬ機構４００の代わりにもしくは加えてＶＶＴ（Variable Valve Timing）機構を設け、バルブの開閉タイミングを制御するようにしてもよい。
【００１９】
ＥＣＵ２００は、エンジン１００が所望の運転状態になるように、スロットル開度、点火時期、燃料噴射時期、燃料噴射量、吸気バルブの動作状態（リフト量、作用角等）を制御する。ＥＣＵ２００には、カム角センサ３００、クランク角センサ３０２、ノックセンサ３０４、スロットル開度センサ３０６およびアクセル開度センサ３０８から信号が入力される。
【００２０】
カム角センサ３００は、カムの位置を表す信号を出力する。クランク角センサ３０２は、クランクシャフト１１６の回転速度（エンジン回転数）およびクランクシャフト１１６の回転角度を表す信号を出力する。ノックセンサ３０４は、エンジン１００の振動の強度を表す信号を出力する。スロットル開度センサ３０６は、スロットル開度を表す信号を出力する。アクセル開度センサ３０８は、アクセルペダルの開度（アクセルペダルの踏み込み量）を表す信号を出力する。
【００２１】
ＥＣＵ２００は、これらのセンサから入力された信号、メモリ（図示せず）に記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、エンジン１００を制御する。
【００２２】
図２を参照して、吸気バルブ１１８のリフト量と作用角とを制御するＶＶＬ機構４００についてさらに説明する。ＶＶＬ機構４００は、一方向に延びる駆動軸４１０と、駆動軸４１０の外周面を覆う支持パイプ４２０と、支持パイプ４２０の外周面上で駆動軸４１０の軸方向に並んで配置された入力アーム４３０および揺動カム４４０とを備える。駆動軸４１０の先端には、駆動軸４１０を直線運動させるアクチュエータが接続される。
【００２３】
ＶＶＬ機構４００には、各シリンダ１０６に設けられた１つのカム１２２に対応して、１つの入力アーム４３０が設けられる。入力アーム４３０の両側には、各シリンダ１０６に設けられた一対の吸気バルブ１１８のそれぞれに対応して、２つの揺動カム４４０が設けられる。
【００２４】
支持パイプ４２０は、中空円筒状に形成されており、カムシャフト１３０に対して平行に配置される。支持パイプ４２０は、軸方向へ移動したり、回転したりしないようにシリンダヘッドに固定される。
【００２５】
支持パイプ４２０の内部には、その軸方向に摺動可能なように駆動軸４１０が挿入される。支持パイプ４２０の外周面上には、駆動軸４１０の軸芯を中心として揺動可能で、かつ、その軸方向には移動しないように、入力アーム４３０および２つの揺動カム４４０が設けられる。
【００２６】
入力アーム４３０は、支持パイプ４２０の外周面から離れる方向に突出するアーム部４３２と、アーム部４３２の先端に回転可能に接続されたローラ部４３４とを有する。入力アーム４３０は、ローラ部４３４がカム１２２に当接可能な位置に配置されるように設けられる。
【００２７】
揺動カム４４０は、支持パイプ４２０の外周面から離れる方向に突出する略三角形状のノーズ部４４２を有する。ノーズ部４４２の一辺（図１中の下方側の辺）には、凹状に湾曲したカム面４４４が形成される。吸気バルブ１１８に設けられたバルブスプリングの付勢力により、ロッカアーム１２８に回転可能に取り付けられたローラがカム面４４４に押し付けられる。
【００２８】
入力アーム４３０および揺動カム４４０は、一体となって駆動軸４１０の軸芯を中心として揺動する。このため、カムシャフト１３０が回転すると、カム１２２に当接された入力アーム４３０が揺動し、この入力アーム４３０の動きに連動して揺動カム４４０も揺動する。この揺動カム４４０の動きが、ロッカアーム１２８を介して吸気バルブ１１８に伝わり、吸気バルブ１１８が開閉される。
【００２９】
ＶＶＬ機構４００は、さらに、支持パイプ４２０の軸芯周りにおいて、入力アーム４３０と揺動カム４４０との相対位相差を変更する機構を備える。相対位相差を変更する機構によって、吸気バルブ１１８のリフト量および作用角が適宜変更される。
【００３０】
つまり、両者の相対位相差を拡大すれば、入力アーム４３０および揺動カム４４０の揺動角に対するロッカアーム１２８の揺動角が拡大され、吸気バルブ１１８のリフト量および作用角が増大される。
【００３１】
また、両者の相対位相差を縮小すれば、入力アーム４３０および揺動カム４４０の揺動角に対するロッカアーム１２８の揺動角が縮小され、吸気バルブ１１８のリフト量および作用角が小さくされる。
【００３２】
図３を参照して、ＶＶＬ機構４００についてさらに詳細に説明する。図３は、図２中のＶＶＬ機構を部分的に示す斜視図である。図３中では、内部構造が明確に把握できるように一部が破断されて表わされる。
【００３３】
入力アーム４３０および２つの揺動カム４４０と、支持パイプ４２０の外周面との間に規定された空間には、支持パイプ４２０に対して、回転可能で、かつ軸方向に摺動可能に支持されたスライダギヤ４５０が収容される。スライダギヤ４５０は、支持パイプ４２０上を軸方向に摺動可能に設けられる。
【００３４】
スライダギヤ４５０には、その軸方向の中央部に位置して、右ねじ螺旋状のヘリカルスプラインが形成されたヘリカルギヤ４５２が設けられる。また、スライダギヤ４５０には、ヘリカルギヤ４５２の両側に位置して、ヘリカルギヤ４５２とは逆に左ねじ螺旋状のヘリカルスプラインが形成されたヘリカルギヤ４５４がそれぞれ設けられる。
【００３５】
一方、スライダギヤ４５０を収容する空間を規定する入力アーム４３０および２つの揺動カム４４０の内周面には、ヘリカルギヤ４５２および４５４に対応したヘリカルスプラインがそれぞれ形成される。つまり、入力アーム４３０には、右ねじ螺旋状のヘリカルスプラインが形成されており、そのヘリカルスプラインがヘリカルギヤ４５２に噛み合っている。また、揺動カム４４０には、左ねじ螺旋状のヘリカルスプラインが形成されており、そのヘリカルスプラインがヘリカルギヤ４５４に噛み合っている。
【００３６】
スライダギヤ４５０には、一方のヘリカルギヤ４５４とヘリカルギヤ４５２との間に位置して、周方向に延びる長穴４５６が形成される。また、図示しないが、支持パイプ４２０には、長穴４５６の一部と重なるように、軸方向に延びる長穴が形成される。支持パイプ４２０の内部に挿通された駆動軸４１０には、これら２つの長穴４５６および４５８の重なった部分を通じて突出する係止ピン４１２が一体に設けられる。
【００３７】
駆動軸４１０がその軸方向に移動すると、スライダギヤ４５０が係止ピン４１２により押され、ヘリカルギヤ４５２および４５４が同時に駆動軸４１０の軸方向に移動する。このようなヘリカルギヤ４５２および４５４の移動に対して、これらにスプライン係合された入力アーム４３０および揺動カム４４０は、軸方向に移動しない。そのため、ヘリカルスプラインの噛み合いを通じて駆動軸４１０の軸芯周りに回動する。
【００３８】
このとき、入力アーム４３０と揺動カム４４０とでは、形成されたヘリカルスプラインの向きが逆である。そのため、回動方向が互いに逆方向となる。これにより、入力アーム４３０と揺動カム４４０との相対位相差が変化し、既に説明したように吸気バルブ１１８のリフト量および作用角が変更される。なお、ＶＶＬ機構４００は、このような形式のものに限られない。
【００３９】
図４を参照して、ＶＶＬ機構４００の駆動軸４１０を軸方向に直線移動させるアクチュエータ５００について説明する。アクチュエータ５００は、空間５１２を規定するハウジング５１０と、空間５１２に配置され、回転運動を直線運動に変換する差動ローラギヤ６００と、差動ローラギヤ６００に対して回転運動を入力するモータ７００とを備える。ハウジング５１０には、ＶＶＬ機構４００が設けられたシリンダヘッドに向かって開口する開口部５１４が形成される。
【００４０】
差動ローラギヤ６００は、軸８００上に延びるサンシャフト６１０と、サンシャフト６１０の外周面６１２上で軸８００と平行に延び、軸８００を中心とした周方向に並んで配設された複数のプラネタリシャフト６２０と、複数のプラネタリシャフト６２０を取り囲むように設けられ、軸８００を中心に筒状に延びるナット６３０とを含む。
【００４１】
サンシャフト６１０は、軸８００上で駆動軸４１０と並ぶように配置される。サンシャフト６１０は、空間５１２から開口部５１４を通じてハウジング５１０の外側に突出するように設けられる。サンシャフト６１０は、図示しないカップリング等により駆動軸４１０と接続される。
【００４２】
サンシャフト６１０は、スプラインが形成されたスプライン部６１４と、雄ねじが形成されたねじ部６１６とを有する。空間５１２内におけるサンシャフト６１０の端部には、リング状のサンギヤ６４０が嵌め合わされる。サンギヤ６４０の外周面には、軸８００を中心とした周方向に歯が並ぶ平歯ギヤが形成される。
【００４３】
スプライン部６１４を取り囲む位置には、周り止めカラー５１６が固定される。周り止めカラー５１６の内周面には、スプラインが形成される。周り止めカラー５１６とスプライン部６１４とが係合することにより、軸８００を中心とするサンシャフト６１０の回転運動が規制される。
【００４４】
プラネタリシャフト６２０の両側には、軸８００を中心に環状に延びるリテーナ９００および９１０がそれぞれ配設される。プラネタリシャフト６２０の両端は、リテーナ９００および９１０によって回転自在に支持される。リテーナ９００とリテーナ９１０とは、軸８００を中心とした周方向に所定の間隔を空けて設けられ、プラネタリシャフト６２０と平行に延びる支柱によって互いに結合される。
【００４５】
プラネタリシャフト６２０は、ねじ部６２２と、ねじ部６２２の両側にそれぞれ形成されたギヤ部６２４および６２６とを有する。
【００４６】
プラネタリシャフト６２０のねじ部６２２には、サンシャフト６１０のねじ部６１６に形成された雄ねじと、ナット６３０の内周面に形成された雌ねじとに螺合する雄ねじが形成される。プラネタリシャフト６２０のねじ部６２２に形成される雄ねじは、サンシャフト６１０のねじ部６１６に形成された雄ねじとは逆向きであり、ナット６３０の内周面に形成された雌ねじとは同じ向きである。
【００４７】
プラネタリシャフト６２０のギヤ部６２４には、サンギヤ６４０の外周面に形成された平歯ギヤと、後述するリングギヤ６５０の内周面に形成された平歯ギヤとに噛み合う平歯ギヤが形成される。同様に、プラネタリシャフト６２０のギヤ部６２６には、リングギヤ６５０の内周面に形成された平歯ギヤと噛み合う平歯ギヤが形成される。
【００４８】
ナット６３０は、ハウジング５１０に固定されたベアリングによって、軸８００を中心に回転自在に支持される。ナット６３０の内周面には、サンシャフト６１０のねじ部６１６に形成された雄ねじとは逆向きの雌ねじが形成される。
【００４９】
ナット６３０には、雌ねじが形成された内周面の両側に位置して、リングギヤ６５０が固定される。リングギヤ６５０の内周面には、軸８００を中心とした周方向に歯が並ぶ平歯ギヤが形成される。
【００５０】
サンシャフト６１０のねじ部６１６に形成された雄ねじ、プラネタリシャフト６２０のねじ部６２２に形成された雄ねじおよびナット６３０の内周面に形成された雌ねじは、いずれも同一のピッチを有する多条ねじである。サンシャフト６１０の雄ねじ、プラネタリシャフト６２０の雄ねじおよびナット６３０の雌ねじのピッチ円直径を、それぞれ、Ｄｓ、ＤｐおよびＤｎとし、各ねじの条数を、それぞれ、Ｎｓ、ＮｐおよびＮｎとする。本実施の形態では、サンシャフト６１０を軸８００方向にストロークさせるため、たとえば、Ｎｓ：Ｎｐ：Ｎｎ＝（Ｄｓ＋１）：Ｄｐ：Ｄｎの関係を満たすように各ねじの条数が決定される。なお、各ねじのピッチ円直径と条数とは、これ以外の関係も採り得る。
【００５１】
モータ７００は、ロータ７２０とステータ７３０とから構成される。ロータ７２０は、焼嵌め、圧入または接着剤等の手段を用いて、ナット６３０の外周面に固定される。ハウジング５１０には、コイル７４０が巻回されたステータ７３０が同様の手段により固定される。
【００５２】
ステータ７３０は、ロータ７２０の周りを取り囲むように、軸８００を中心に環状に延びて形成される。ロータ７２０は、軸８００を中心とした周方向に沿って、ステータ７３０との間に所定の大きさの隙間を設けるように位置決めされる。ロータ７２０のステータ７３０に向い合う位置には、軸８００を中心として所定の角度ごとに並ぶ永久磁石７５０が配設される。コイル７４０に通電することにより、ロータ７２０とステータ７３０との間に磁界が発生する。これにより、ロータ７２０がナット６３０とともに軸８００を中心に回転する。
【００５３】
ナット６３０が回転すると、その回転運動は、ナット６３０およびプラネタリシャフト６２０に形成されたねじの噛み合いにより、プラネタリシャフト６２０に伝わる。このとき、プラネタリシャフト６２０のギヤ部６２４に形成された平歯ギヤと、サンギヤ６４０の外周面およびリングギヤ６５０の内周面に形成された平歯ギヤとが噛み合っている。また、プラネタリシャフト６２０のギヤ部６２６に形成された平歯ギヤと、リングギヤ６５０の内周面に形成された平歯ギヤとが噛み合っている。
【００５４】
そのため、プラネタリシャフト６２０は、軸８００方向に静止したまま、自転しながら軸８００を中心に公転する。また同時に、プラネタリシャフト６２０は、これら平歯ギヤの噛み合いにより、軸８００と平行な姿勢に保持される。
【００５５】
プラネタリシャフト６２０の回転運動は、プラネタリシャフト６２０およびサンシャフト６１０に形成されたねじの噛み合いにより、サンシャフト６１０に伝わる。サンシャフト６１０の回転運動は周り止めカラー５１６により規制されているので、サンシャフト６１０は、軸８００方向のみに移動する。これにより、駆動軸４１０が直線移動され、上述したように吸気バルブ１１８のリフト量および作用角が変更される。
【００５６】
モータ７００（ロータ７２０）の動作量（回転数もしくは回転角度）はセンサ１０００により検知される。検知結果を表す信号は、ＥＣＵ２００に送信される。本実施の形態において、ＥＣＵ２００は、モータ７００の動作量と吸気バルブ１１８のリフト量や作用角とを関連付けたマップを用いて、モータ７００の動作量から吸気バルブ１１８のリフト量や作用角を間接的に検知する。
【００５７】
図５を参照して、本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵ２００が実行するプログラムの制御構造について説明する。
【００５８】
ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、ＥＣＵ２００は、各シリンダ１０６の空燃比算出条件が成立したか否かを判別する。たとえば、エンジン１００の始動後において、触媒１１２の暖機を行なうために一旦吸気バルブの作用角（リフト量）が大きくされた後、通常の作用角に戻された状態のアイドル時である場合、空燃比算出条件が成立したと判別される。空燃比算出条件が成立すると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１１０に移される。もしそうでないと（Ｓ１００にてＮＯ）、この処理は終了する。
【００５９】
Ｓ１１０にて、ＥＣＵ２００は、吸気バルブ１１８が下死点で閉じるように、モータ７００を制御する。すなわち、ＥＣＵ２００は、吸気バルブ１１８が下死点で閉じるような作用角になるように、モータ７００を制御する。
【００６０】
Ｓ１２０にて、ＥＣＵ２００は、クランク角センサ３０２から送信された信号に基づいて、クランクシャフト１１６の回転速度を検知する。クランクシャフト１１６の回転速度は、クランク角に対応して検知される。
【００６１】
Ｓ１３０にて、ＥＣＵ２００は、各シリンダ１０６の膨張行程に対応するクランク角におけるクランクシャフト１１６の回転速度に基づいて、各シリンダ１０６の空燃比を算出（検知）する。すなわち、クランクシャフト１１６の回転速度を用いて、間接的に各シリンダ１０６の空燃比が検知される。クランクシャフト１１６の回転速度に応じた値を理論空燃比に加算したり、理論空燃比から減算したりして、各シリンダ１０６の空燃比が算出される。クランクシャフト１１６の回転速度と、理論空燃比に加算したり理論空燃比から減算したりする値との関係は、実験やシミュレーションにより予め定められ、ＥＣＵ２００のメモリ（図示せず）に保存される。
【００６２】
Ｓ１４０にて、ＥＣＵ２００は、吸気バルブ１１８の作用角が最小になるように、モータ７００を制御する。なお、吸気バルブ１１８が下死点とは異なるタイミングで閉じる作用角であれば、最大の作用角であってもよく、その他の作用角であってもよい。
【００６３】
Ｓ１５０にて、ＥＣＵ２００は、クランク角センサ３０２から送信された信号に基づいて、クランクシャフト１１６の回転速度を検知する。クランクシャフト１１６の回転速度は、クランク角に対応して検出される。
【００６４】
Ｓ１６０にて、ＥＣＵ２００は、各シリンダ１０６の膨張行程に対応するクランク角におけるクランクシャフト１１６の回転速度に基づいて、各シリンダ１０６の空燃比を算出（検知）する。
【００６５】
Ｓ１７０にて、ＥＣＵ２００は、吸気バルブ１１８が下死点で閉じるように制御された状態において算出された空燃比と作用角が最小になるように制御された状態（吸気バルブ１１８が下死点とは異なるタイミングで閉じるように制御された状態）において算出された空燃比との差を算出する。
【００６６】
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵ２００が実行するプログラムの制御構造について説明する。
【００６７】
複数のシリンダ１０６が設けられたエンジン１００においては、各吸気バルブ１１８の動作特性の差により、各シリンダに吸入される空気量が不均一になり、結果として空燃比が不均一になる場合がある。
【００６８】
このような場合、各シリンダ１０６の空燃比を検知して、空燃比が均一になるように、各シリンダ１０６における燃料噴射量の補正等を行なうことが望ましい。しかしながら、各シリンダ１０６における空燃比は、各シリンダ１０６に設けられたインジェクタ１０８から噴射される燃料自体の影響も受ける。また、各シリンダ１０６に設けられた点火プラグ１１０による着火不良があった場合にも、空燃比（センサ等により検知される空燃比）が変化し得る。
【００６９】
したがって、各吸気バルブ１１８の動作特性（作用角）の差に起因する空燃比のばらつきを精度よく検知するためには、一旦、各吸気バルブ１１８の動作特性以外に起因する空燃比のばらつきを検知することが必要となる。
【００７０】
ここで、各吸気バルブ１１８の動作特性が空燃比に与える影響を検討する。吸気バルブ１１８の実際の作用角が制御上の作用角よりも大きくなる傾向にあるシリンダ１０６では、図６の一点鎖線で示すように、吸気バルブ１１８の作用角がＡ（１）よりも小さくなるように制御される場合、実際の作用角が制御通りの作用角である場合に比べて、空燃比がリーンになる。これは、実際の作用角が制御上の作用角よりも大きいことにより吸気バルブ１１８が実際に閉じるタイミングが制御上のタイミングよりも遅角側になる結果、より多くの空気がシリンダ１０６に吸入されるからである。
【００７１】
逆に、吸気バルブ１１８の作用角がＡ（１）よりも大きくなるように制御される場合、圧縮行程で燃料噴射が行なわれる状態では、実際の作用角が制御通りの作用角である場合に比べて、空燃比がリッチになる。これは、実際の作用角が制御上の作用角よりも大きいことにより吸気バルブ１１８が実際に閉じるタイミングが制御上のタイミングよりも遅角側になる結果、シリンダ１０６に吸入された空気が、ピストン１１４の上昇に伴なって吸気ポートに押し戻され、結果的に空気量が減るからである。
【００７２】
一方、実際の作用角が制御上の作用角よりも小さくなる傾向にあるシリンダ１０６では、図６の二点鎖線で示すように、吸気バルブ１１８の作用角がＡ（２）よりも小さくなるように制御される場合、実際の作用角が制御通りの作用角である場合に比べて、空燃比がリッチになる。これは、実際の作用角が制御上の作用角よりも小さいことにより吸気バルブ１１８が実際に閉じるタイミングが制御上のタイミングよりも進角側になる結果、シリンダ１０６に吸入される空気量が減るからである。
【００７３】
逆に、吸気バルブ１１８の作用角がＡ（２）よりも大きくなるように制御される場合、圧縮行程で燃料噴射が行なわれる状態では、実際の作用角が制御通りの作用角である場合に比べて、空燃比がリーンになる。これは、実際の作用角が制御上の作用角よりも小さいことにより吸気バルブ１１８が実際に閉じるタイミングが制御上のタイミングよりも進角側になる結果、ピストン１１４の上昇に伴なって吸気ポートに押し戻される空気量が減り、結果的に空気量が増えるからである。
【００７４】
上述した関係があることから、制御上において吸気バルブ１１８が下死点で閉じるような作用角Ａ（３）では、実際の作用角が制御上の作用角よりも大きくなるシリンダ１０６および小さくなるシリンダ１０６のいずれのシリンダ１０６においても、空燃比がリッチになる傾向を示す。したがって、この状態で検知される空燃比には、各吸気バルブ１１８の動作特性（作用角）の差に起因する空気量のばらつきが小さいといえる。
【００７５】
そこで、空燃比算出条件が成立すると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、吸気バルブ１１８の作用角が、制御上において吸気バルブ１１８が下死点で閉じるような作用角Ａ（３）にされる（Ｓ１１０）。この状態で、クランクシャフト１１６の回転速度が検知され（Ｓ１２０）、各シリンダ１０６の膨張行程に対応するクランク角におけるクランクシャフト１１６の回転速度に基づいて、各シリンダ１０６の空燃比が算出される（Ｓ１３０）。
【００７６】
これにより、各吸気バルブ１１８の動作特性の差の影響によりばらつくことが抑制された状態の空燃比を得ることができる。そのため、各吸気バルブ１１８の動作特性以外に起因してばらつく空燃比を得ることができる。
【００７７】
その後、吸気バルブ１１８の作用角が最小になるように制御される（Ｓ１４０）。さらに、ランクシャフト１１６の回転速度が検知され（Ｓ１５０）、クランクシャフト１１６の回転速度に基づいて、各気筒の空燃比が算出される（Ｓ１６０）。この空燃比と、吸気バルブ１１８が下死点で閉じるような作用角Ａ（３）になるように制御された状態の空燃比との差が算出される（Ｓ１７０）。
【００７８】
このとき、上述したように、吸気バルブ１１８が下死点で閉じるような作用角Ａ（３）になるように制御された状態の空燃比のばらつきは、各吸気バルブ１１８の動作特性以外に起因したものである。一方、吸気バルブ１１８の作用角が最小になるように制御された状態の空燃比のばらつきは、各吸気バルブ１１８の動作特性およびそれ以外の両方に起因したものである。
【００７９】
したがって、これらの空燃比との差のばらつきは、吸気バルブ１１８の動作特性以外の要因による影響が除外されたものであるといえる。すなわち、吸気バルブ１１８の作用角が最小になるように制御された状態の空燃比と吸気バルブ１１８が下死点で閉じるような作用角Ａ（３）になるように制御された状態の空燃比との差のばらつきは、吸気バルブ１１８の動作特性の差によるものであるといえる。これにより、吸気バルブ１１８の動作特性の差、すなわち作用角の差による空燃比のばらつきを、精度よく検知することができる。
【００８０】
以上のように、本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵによれば、吸気バルブが下死点で閉じるように制御されている状態において検知されるクランクシャフトの回転速度から、各気筒における空燃比が算出される。これにより、吸気バルブの動作特性の差に起因する空燃比のばらつきが抑制された状態の空燃比を得ることができる。そのため、吸気バルブの動作特性以外の要因による空燃比のばらつきを、精度よく検知することができる。
【００８１】
なお、本実施の形態においては、吸気バルブ１１８が下死点で閉じるように制御されていたが、吸気バルブの動作特性の差が空燃比に顕著に影響を及ぼすことがない範囲内であれば、下死点から予め定められた範囲内で吸気バルブ１１８が閉じるようにしてもよい。
【００８２】
また、クランクシャフト１１６の回転速度から空燃比を算出していたが、各気筒の空燃比に応じた値であれば、回転速度そのものや回転速度から算出される出力トルク、その他回転速度から算出される値等、空燃比以外の値を用いるようにしてもよい。
【００８３】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る制御装置が搭載された車両のエンジンを示す概略構成図である。
【図２】ＶＶＬ機構を示す正面図である。
【図３】ＶＶＬ機構を示す斜視図である。
【図４】ＶＶＬ機構のアクチュエータを示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵが実行するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。
【図６】空燃比と作用角との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００８５】
１００  エンジン、１１８  吸気バルブ、１２０  排気バルブ、１２２，１２４  カム、１２８  ロッカアーム、１３０  カムシャフト、２００  ＥＣＵ、３００  カム角センサ、３０２  クランク角センサ、３０４  ノックセンサ、３０６  スロットル開度センサ、３０８  アクセル開度センサ、４００  ＶＶＬ機構、４１０  駆動軸、４１２  係止ピン、４２０  支持パイプ、４３０  入力アーム、４３２  アーム部、４３４  ローラ部、４４０  揺動カム、４４２  ノーズ部、４４４  カム面、４５０  スライダギヤ、４５２，４５４  ヘリカルギヤ、４５６  長穴、５００  アクチュエータ、５１０  ハウジング、５１２  空間、５１４  開口部、５１６  カラー、６００  差動ローラギヤ、６１０  サンシャフト、６１２  外周面、６１４  スプライン部、６１６  ねじ部、６２０  プラネタリシャフト、６２２  ねじ部、６２４，６２６  ギヤ部、６３０  ナット、６４０  サンギヤ、６５０  リングギヤ、７００  モータ、７２０  ロータ、７３０  ステータ、７４０  コイル、７５０  永久磁石、９００，９１０  リテーナ、１０００  センサ。
【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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