(57)【要約】【課題】車両の重量に応じた制動力を車両に付与する。【解決手段】ＥＣＵは、アクセル開度Ｐを検知するステップ（Ｓ１００）と、アクセル開度Ｐがしきい値Ｐ（１）より小さいと（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、エンジンブレーキが必要な状況か否かを判断するステップ（Ｓ１２０）と、エンジンブレーキが必要であると判断されると（Ｓ１２０にてＹＥＳ）、予め算出されて記憶された車両の総重量Ｗを読み出すステップ（Ｓ１３０）と、総重量Ｗに応じた制動力のエンジンブレーキが作用するようなリフト量で吸気バルブが動作するようにＶＶＬ機構を制御するステップ（Ｓ１４０）とを含むプログラムを実行する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されるエンジンの制御装置であって、
前記車両に制動が必要であるか否かを判断するための判断手段と、
前記車両の重量を算出するための算出手段と、
前記制動が必要であると判断されると、前記重量に基づいて、吸気バルブおよび排気バルブのうちの少なくともいずれか一方のバルブのリフト量を制御するための制御手段とを含む、エンジンの制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記重量が大きい場合は小さい場合に比べて、前記リフト量が小さくなるように制御するための手段を含む、請求項１に記載のエンジンの制御装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記車両の高さを検知するための手段をさらに含み、
前記算出手段は、前記高さに基づいて前記重量を算出するための手段を含む、請求項１または２に記載のエンジンの制御装置。
【請求項４】
前記制御装置は、
前記車両の速度を検知するための手段と、
前記速度に基づいて前記車両の加速度を算出するための手段と、
アクセル開度を検知するための手段と、
前記アクセル開度に基づいて前記車両の駆動力を算出するための手段とをさらに含み、
前記算出手段は、前記加速度および前記駆動力に基づいて前記重量を算出するための手段を含む、請求項１または２に記載のエンジンの制御装置。
【請求項５】
前記制御装置は、
道路の勾配を検知するための手段と、
前記勾配に基づいて、前記算出した重量を補正するための手段とをさらに含む、請求項４に記載のエンジンの制御装置。
【請求項６】
前記制御装置は、ナビゲーションシステムをさらに含み、
前記判断手段は、前記ナビゲーションシステムから取得した情報に基づいて、前記制動が必要であるか否かを判断するための手段を含む、請求項１〜５のいずれかに記載のエンジンの制御装置。
【請求項７】
前記ナビゲーションシステムから取得される情報は、前記車両の現在地、道路の渋滞、道路の勾配、カーブの半径の少なくともいずれかに関する情報を含む、請求項６に記載のエンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの制御装置に関し、特に、エンジンの吸気バルブや排気バルブのリフト量を制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、吸気バルブや排気バルブの動作特性（作用角や位相およびリフト量等）をエンジンの運転状態に応じて変化させる技術が知られている。吸気バルブや排気バルブの動作特性を変化させることにより、気筒に吸入される空気量を制御し、最終的にはエンジンの出力を制御する。そのため、ドライバによる操作や車両の走行状態に適切に対応して、吸気バルブや排気バルブを制御する必要がある。
【０００３】
特開２００４−１７６７１４号公報（特許文献１）は、ドライバの要求に見合った良好な運転性を得ることができる可変動弁制御装置を開示する。この公報に記載の可変動弁制御装置は、吸気バルブのバルブ作動特性が目標バルブ特性となるように制御するとともに、吸気バルブの制御速度を機関運転状態に応じて変更する。
【０００４】
この公報に記載の可変動弁制御装置によれば、機関運転状態に応じて吸気バルブの制御速度を変更することにより、バルブ作動特性が目標バルブ作動特性へ収束する速度が運転状態に応じて適切に設定される。そのため、ドライバのアクセル操作に対して機関トルク応答が早くなりすぎることを抑制することができる。そのため、急発進や急加速をしたときや運転に不慣れなドライバがアクセル操作したとき等でも、アクセル操作に即座に反応して機関出力が変化することを抑制することができる。その結果、ドライバの要求に見合った良好な運転性を得ることができる。
【特許文献１】特開２００４−１７６７１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、たとえば、アクセルオフの状態で降坂路を車両が走行中である場合、吸気バルブや排気バルブの動作特性を変化させて、エンジンブレーキにより車両を制動することが望ましい。このとき、車両の速度が同じでも、車両の重量が大きいほど車両の運動エネルギが大きいため、より大きなエンジンブレーキが必要になる。すなわち、機関運転状態が同じでも、車両の重量によって要求される吸気バルブの動作特性が異なり得る。しかしながら、特開２００４−１７６７１４号公報に記載の可変動弁制御装置においては、車両の重量に応じて吸気バルブや排気バルブの動作特性を変化させることについて考慮されていない。
【０００６】
本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、車両の重量に応じた制動力を車両に付与することができるエンジン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の発明に係る制御装置は、車両に搭載されるエンジンを制御する。この制御装置は、車両に制動が必要であるか否かを判断するための判断手段と、車両の重量を算出するための算出手段と、制動が必要であると判断されると、重量に基づいて、吸気バルブおよび排気バルブのうちの少なくともいずれか一方のバルブのリフト量を制御するための制御手段とを含む。
【０００８】
第１の発明によると、車両に制動が必要であるか否かが判断される。たとえば、アクセル開度が予め定められた開度よりも小さく、車両が降坂路を走行中であれば、ドライバが車両の制動を要求していると考えられる。そのため、たとえば、ナビゲーションシステムから取得される情報（たとえば道路の勾配など）に基づいて、車両に制動が必要であるか否かが判断される。車両に制動が必要である場合において、車両の重量が大きいほど車両の運動エネルギが大きいため、より大きな制動力が必要になる。車両の重量は、荷物の積載量や搭乗人数によって変化し得る。そこで、車両の重量が算出される。制動が必要であると判断されると、重量に基づいて、吸気バルブおよび排気バルブのうちの少なくともいずれか一方のバルブのリフト量が制御される。たとえば、重量が大きい場合は小さい場合に比べて、リフト量が小さくなるように制御される。これにより、エンジン内における空気の流路抵抗を高め、エンジンブレーキを大きく作用させることができる。逆に、車両の制動が必要でない場合は、制動が必要である場合に比べてリフト量が大きくされることになる。これにより、エンジン内における空気の流路抵抗を低くし、エンジンブレーキの作用を抑制することができる。そのため、車両の重量に応じた制動力を車両に付与することができるエンジンの制御装置を提供することができる。
【０００９】
第２の発明に係る制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、制御手段は、重量が大きい場合は小さい場合に比べて、リフト量が小さくなるように制御するための手段を含む。
【００１０】
第２の発明によると、車両に制動が必要である場合において、車両の重量が大きいほど車両の運動エネルギが大きいため、より大きな制動力が必要になる。そこで、重量が大きい場合は小さい場合に比べて、リフト量が小さくされる。これにより、エンジン内における空気の流路抵抗を高め、エンジンブレーキを大きく作用させることができる。逆に、重量が小さい場合は大きい場合に比べて、リフト量が大きくされることになる。これにより、エンジン内における空気の流路抵抗を低くし、エンジンブレーキの作用を抑制することができる。そのため、車両の重量に応じた制動力を車両に付与することができる。
【００１１】
第３の発明に係る制御装置は、第１または第２の発明の構成に加えて、車両の高さを検知するための手段をさらに含む。算出手段は、高さに基づいて重量を算出するための手段を含む。
【００１２】
第３の発明によると、車両の高さ（車高）が検知される。一般的には、車両の高さは、車両の重量が大きいほど低くなる。そのため、高さに基づいて重量が算出される。たとえば、車高が低いほど重量が大きくなるように算出される。これにより、車両の高さに基づいて車両の重量を算出することができる。
【００１３】
第４の発明に係る制御装置は、第１または第２の発明の構成に加えて、車両の速度を検知するための手段と、速度に基づいて車両の加速度を算出するための手段と、アクセル開度を検知するための手段と、アクセル開度に基づいて車両の駆動力を算出するための手段とをさらに含む。算出手段は、加速度および駆動力に基づいて重量を算出するための手段を含む。
【００１４】
第４の発明によると、車両の速度に基づいて加速度が算出される。たとえば、予め定められた時間における速度変化を求めることにより加速度が算出される。アクセル開度に基づいて車両の駆動力が算出される。たとえば、アクセル開度が大きいほど駆動力が大きくなるように算出される。このように算出された加速度および駆動力に基づいて、車両の重量が算出される。すなわち、車両における運動方程式（力＝質量×加速度）により、駆動力を加速度で除算した値が車両の重量として算出される。そのため、車両の速度およびアクセル開度に基づいて車両の重量を算出することができる。
【００１５】
第５の発明に係る制御装置は、第４の発明の構成に加えて、道路の勾配を検知するための手段と、勾配に基づいて、算出した重量を補正するための手段とをさらに含む。
【００１６】
第５の発明によると、たとえば、車両が登坂路を走行中である場合、平坦路を走行する場合と比べて、重力加速度の影響により車両の加速度が小さくなるため、重量は実際より大きく算出される。また、車両が降坂路を走行中である場合、平坦路を走行する場合と比べて、重力加速度の影響により車両の加速度が大きくなるため、重量は実際より小さく算出される。そこで、勾配に基づいて算出された重量が補正される。たとえば、登板路であって傾斜が大きいほど、算出された重量に対して小さくなるように重量が補正される。これにより、道路の勾配状況に関わらず車両の重量を精度よく算出することができる。
【００１７】
第６の発明に係る制御装置は、第１〜第５のいずれかの発明の構成に加えて、ナビゲーションシステムをさらに含む。判断手段は、ナビゲーションシステムから取得した情報に基づいて、制動が必要であるか否かを判断するための手段を含む。
【００１８】
第６の発明によると、ナビゲーションシステムから取得した情報に基づいて、制動が必要であるか否かが判断される。たとえば、ナビゲーションシステムから送信された信号に基づいて、勾配がしきい値よりも大きい降坂路を車両が走行中である場合、半径がしきい値よりも大きいカーブの手前（カーブからの距離が予め定められた距離の範囲内）を車両が走行中である場合、道路が渋滞している場合等に制動が必要であると判断される。一方、車両が高速道路を走行中である場合等に制動が不要であると判断される。これにより、ナビゲーションシステムから取得した情報に基づいて車両が走行する道路環境を精度よく把握して、制動の要否を適切に判断することができる。
【００１９】
第７の発明に係る制御装置においては、第６に発明の構成に加えて、ナビゲーションシステムから取得される情報は、車両の現在地、道路の渋滞、道路の勾配、カーブの半径の少なくともいずれかに関する情報を含む。
【００２０】
第７の発明によると、車両の現在地、道路の渋滞、道路の勾配、カーブの半径等の情報に基づいて、車両が走行する道路環境を精度よく把握することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
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り返さない。
【００２２】
＜第１の実施の形態＞
図１を参照して、本発明の第１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。
【００２３】
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制御式スロットルバルブである。
【００２４】
空気は、シリンダ１０６（燃焼室）において燃料と混合される。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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
吸気バルブ１１８および排気バルブ１２０は、ＶＶＴＬ（Variable Valve Timing and Lift）機構１２６により、開閉タイミング、リフト量および作用角が制御される。なお、吸気バルブ１１８および排気バルブ１２０のうちのいずれか一方の開閉タイミング、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、リフト量のみを制御するようにしてもよい。
【００２９】
ここで、ＶＶＴＬ機構１２６とは、開閉タイミングを制御するＶＶＴ（Variable Valve
Timing）機構に、リフト量と作用角とを制御するＶＶＬ（Variable Valve Lift）機構を組み合わせたものである。
【００３０】
本実施の形態においては、カム１２２がＶＶＴ機構により回転されることにより、吸気バルブ１１８の開閉タイミングが制御される。カム１２４がＶＶＴ機構により回転されることにより、排気バルブ１２０の開閉タイミングが制御される。なお、開閉タイミングを制御する方法はこれに限らない。また、ＶＶＴ機構には、周知の一般的な技術を利用すればよいため、ここではその詳細な説明は繰り返さない。ＶＶＬ機構については後述する。
【００３１】
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（開閉タイミング、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、アクセル開度センサ３０８、ナビゲーションシステム３１０、ハイトセンサ３２０、および車速センサ３３０から信号が入力される。
【００３２】
カム角センサ３００は、カムの位置を表わす信号を出力する。クランク角センサ３０２は、クランクシャフト１１６の回転数（エンジン回転数）およびクランクシャフト１１６の回転角度を表わす信号を出力する。ノックセンサ３０４は、エンジン１００の振動の強度を表わす信号を出力する。スロットル開度センサ３０６は、スロットル開度を表わす信号を出力する。
【００３３】
アクセル開度センサ３０８は、アクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度Ｐ）を表わす信号を出力する。
【００３４】
ナビゲーションシステム３１０は、車両の現在地、道路の渋滞、道路の勾配Ｇ、カーブの半径等の情報を表わす信号を出力する。なお、勾配Ｇは、登坂路である場合はプラス、降坂路である場合はマイナスの値となる。また、勾配Ｇの絶対値は、傾斜度が大きいほど大きな値となる。なお、勾配Ｇは道路が登坂路であるか否かと傾斜度とがわかる値であれば、このような値に限定されない。
【００３５】
ハイトセンサ３２０は、荷物の積載量や搭乗人数などによって変化する車高Ｈを検知し、車高Ｈを表わす信号を出力する。
【００３６】
車速センサ３３０は、たとえばドライブシャフト（図示せず）の回転数から車速Ｖを検知し、車速Ｖを表わす信号を出力する。
【００３７】
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。
【００３８】
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。なお、排気バルブ１２０のリフト量と作用角とを制御するＶＶＬ機構は、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と同様の機構であるため、ここでは吸気バルブ１１８のリフト量と作用角とを制御するＶＶＬ機構４００のみについて説明する。
【００３９】
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。
【００４０】
ＶＶＬ機構４００には、各気筒に設けられた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、各気筒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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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機構は、このような形式のものに限られない。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。検知結果を表わす信号は、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。
【００７４】
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。
【００７５】
ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、ＥＣＵ２００は、アクセル開度センサ３０８から送信された信号に基づいて、アクセル開度Ｐを検知する。
【００７６】
Ｓ１１０にて、ＥＣＵ２００は、アクセル開度Ｐがしきい値Ｐ（１）より小さいか否かを判断する。アクセル開度Ｐがしきい値Ｐ（１）より小さいか否かを判断することにより、アクセルペダルがオフにされているか否かが判断される。アクセル開度Ｐがしきい値Ｐ（１）より小さいと（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、処理はＳ１２０に移される。もしそうでないと（Ｓ１１０にてＮＯ）、この処理は終了する。
【００７７】
Ｓ１２０にて、ＥＣＵ２００は、エンジンブレーキが必要な状況か否かを判断する。たとえば、ナビゲーションシステム３１０から送信された信号に基づいて、傾斜度がしきい値よりも大きい降坂路を車両が走行中である場合、半径がしきい値よりも大きいカーブの手前（カーブからの距離が予め定められた距離の範囲内）を車両が走行中である場合、道路が渋滞している場合等にエンジンブレーキが必要であると判断される。一方、車両が高速道路を走行中である場合等にエンジンブレーキが不要であると判断される。なお、エンジンブレーキが必要であると判断される条件および不要であると判断される条件は、これらに限られない。エンジンブレーキが必要であると判断されると（Ｓ１２０にてＹＥＳ）、処理はＳ１３０に移される。もしそうでないと（Ｓ１２０にてＮＯ）、処理はＳ１５０に移される。
【００７８】
Ｓ１３０にて、ＥＣＵ２００は、予め算出されて記憶された車両の総重量Ｗを読み出す。なお、総重量Ｗの算出方法等については後述する。
【００７９】
Ｓ１４０にて、ＥＣＵ２００は、総重量Ｗに応じた制動力のエンジンブレーキが作用するようなリフト量で吸気バルブ１１８が動作するようにＶＶＬ機構４００を制御する。ＥＣＵ２００は、たとえば、図６に示すように、総重量Ｗに応じたリフト量Ｒで吸気バルブ１１８が動作するようにＶＶＬ機構４００を制御する。このリフト量Ｒは、図７に示すような総重量Ｗをパラメータとして実験やシミュレーションにより予め作成されたマップから算出される。このマップは、総重量Ｗが大きいほどリフト量Ｒが小さくなるように作成される。すなわち、総重量Ｗ（１）のリフト量Ｒ（１）は、総重量Ｗ（２）（＜Ｗ（１））のリフト量Ｒ（２）より小さくなるように作成される。なお、リフト量の算出方法はこれに限定されない。また、吸気バルブ１１８のみをＶＶＬ機構４００で制御することに限定されない。たとえば、排気バルブ１２０が総重量Ｗに応じたリフト量で動作するようにＶＶＬ機構を制御してもよいし、吸気バルブ１１８および排気バルブ１２０が総重量Ｗに応じたリフト量で動作するようにＶＶＬ機構を制御してもよい。なお、図６は、排気抵抗を増加させて大きなエンジンブレーキを作用させるために、排気バルブ１２０が全行程において全閉となるように制御される場合のバルブの動作状態を示している。
【００８０】
Ｓ１５０にて、ＥＣＵ２００は、吸気バルブ１１８および排気バルブ１２０のリフト量が最大になるようにＶＶＬ機構を制御する。
【００８１】
Ｓ１６０にて、ＥＣＵ２００は、アクセル開度センサ３０８から送信された信号に基づいて、アクセル開度Ｐを検知する。
【００８２】
Ｓ１７０にて、ＥＣＵ２００は、アクセル開度Ｐがしきい値Ｐ（２）より大きいか否かを判断する。アクセル開度Ｐがしきい値Ｐ（２）より大きいか否かを判断することにより、アクセルペダルがオンにされているか否かが判断される。アクセル開度Ｐがしきい値Ｐ（２）より大きいと（Ｓ１７０にてＹＥＳ）、処理はＳ１８０に移される。もしそうでないと（Ｓ１７０にてＮＯ）、処理はＳ１６０に戻される。
【００８３】
Ｓ１８０にて、ＥＣＵ２００は、エンジンブレーキの要否判断（Ｓ１２０）に基づくリフト量の制御を停止し、通常の制御（エンジン回転数や負荷等に基づいたリフト量の制御）に復帰する。その後、この処理は終了する。
【００８４】
図８を参照して、本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵ２００が総重量Ｗを算出して記憶する際に実行するプログラムの制御構造について説明する。
【００８５】
Ｓ２００にて、ＥＣＵ２００は、ハイトセンサ３２０から送信された信号に基づいて、車高Ｈを検知する。
【００８６】
Ｓ２０２にて、ＥＣＵ２００は、車高Ｈに基づいて総重量Ｗを算出する。たとえば、総重量Ｗは、図９に示すような車高Ｈをパラメータとして実験やシミュレーションにより予め作成されたマップから算出される。このマップは、車高Ｈが低いほど総重量Ｗが大きく算出されるように作成される。すなわち、車高Ｈ（１）の総重量Ｗ（１）は、車高Ｈ（２）（＞Ｈ（１））の総重量Ｗ（２）より大きくなるように作成される。なお、総重量Ｗの算出方法はこれに限定されない。Ｓ２０４にて、ＥＣＵ２００は、総重量Ｗを記憶する。
【００８７】
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の動作について説明する。
【００８８】
ドライバが車両の運転を開始すると、車高Ｈが検知され（Ｓ２００）、車高Ｈに基づいて総重量Ｗが算出され（Ｓ２０２）、記憶される（Ｓ２０４）
車両の走行中、アクセル開度センサ３０８から送信された信号に基づいて、アクセル開度Ｐが検知される（Ｓ１００）。アクセル開度Ｐがしきい値Ｐ（１）より小さいため（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、アクセルペダルがオフにされているといえる場合、ドライバが車両の制動（減速）を要求している場合と、制動ではなく惰性走行を要求している場合とがある。
【００８９】
傾斜度がしきい値よりも大きい降坂路を車両が走行中である場合、半径がしきい値よりも大きいカーブの手前を車両が走行中である場合、道路が渋滞している場合は、ドライバが車両の制動を要求していると考えられ、エンジンブレーキが必要な状況であるといえる（Ｓ１２０にてＹＥＳ）。このような場合、車両の重量が大きいほど車両の運動エネルギが大きいため、より大きな制動力が必要になる。そこで、記憶された総重量Ｗが読み出され（Ｓ１３０）、総重量Ｗが大きい場合は小さい場合に比べて吸気バルブ１１８のリフト量Ｒが小さくなるように、ＶＶＬ機構４００が制御される（Ｓ１４０）。これにより、総重量Ｗが大きい場合は小さい場合に比べて、エンジン１００内における空気の流路抵抗を高め（ポンピングロスを大きくして）、より大きなエンジンブレーキにより車両を制動することができる。
【００９０】
一方、車両が高速道路を走行中である場合は、ドライバが車両の惰性走行を要求していると考えられる。このような場合、エンジンブレーキが不要な状況であるといえる（Ｓ１２０にてＮＯ）。そこで、吸気バルブ１１８のリフト量が最大になるようにＶＶＬ機構が制御される（Ｓ１５０）。これにより、ポンピングロスを低減することができる。そのため、エンジンブレーキによる車両の制動を抑制して、車両を惰性走行させることができる。
【００９１】
その後、再びアクセル開度Ｐが検知された際（Ｓ１６０）、アクセル開度Ｐがしきい値Ｐ（２）より大きいため（Ｓ１７０にてＹＥＳ）、アクセルペダルがオンにされたといえる場合、エンジンブレーキの要否判断に基づくリフト量の制御が停止され、通常の制御に戻される（Ｓ１８０）。
【００９２】
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、ナビゲーションシステムから取得した情報に基づいて、エンジンブレーキが必要な状況であるか否かが判断される。エンジンブレーキが必要な状況であると判断されると、車両の総重量が大きい場合は小さい場合に比べて、吸気バルブのリフト量が小さくなる。これにより、車両の総重量が大きい場合は小さい場合に比べて、ポンピングロスが大きくなるため、大きなエンジンブレーキで車両を制動することができる。
【００９３】
なお、本実施の形態においては、ポンピングロスを大きくする（すなわちエンジンブレーキを大きくする）ために、吸気バルブ１１８および排気バルブ１２０のリフト量を小さくしたが、ポンピングロスを大きくする方法はこれに限定されない。たとえば、スロットルバルブ１０４を制御して吸入空気量を少なくすることにより、ポンピングロスを大きくしてもよい。
【００９４】
また、本実施の形態においては、エンジンブレーキが不要な状況であると判断された場合に吸気バルブ１１８および排気バルブ１２０のリフト量を最大にしていたが、最大よりも小さいリフト量にするようにしてもよい。この場合、エンジンブレーキが必要な状況であると判断された場合は、エンジンブレーキが不要な状況であると判断された場合のリフト量よりも小さい範囲内で、リフト量を制御するようにしてもよい。
【００９５】
また、ナビゲーションシステム３１０から取得した情報に加えて、車両制動時の車輪のロックを抑制するＡＢＳや、発進時、急加速時、旋回時等において車両の挙動を安定させるＥＣＢ（Electronically Controlled Brake system）等の動作状況に基づいて、エンジンブレーキの要否を判断するようにしてもよい。この場合、ＡＢＳやＥＣＢにより各車輪のブレーキ油圧が制御されているときには、エンジンブレーキが必要な状況であると判断するようにしてもよい。さらにこのとき、吸気バルブ１１８や排気バルブ１２０のリフト量を最小（リフト量が「０」である場合を含む）にして、エンジンブレーキを作用させるようにしてもよい。
【００９６】
＜第２の実施の形態＞
以下、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵ１２００は、車速Ｖおよびアクセル開度Ｐに基づいて総重量Ｗを算出する点で、上述の第１の実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵ２００と異なる。その他の構造については、前述の第１の実施の形態と同じである。それらについての機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。
【００９７】
図１０を参照して、本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵ１２００が総重量Ｗを算出して記憶する際に実行するプログラムの制御構造について説明する。
【００９８】
Ｓ２１０にて、ＥＣＵ１２００は、アクセル開度センサ３０８から送信された信号に基づいて、アクセル開度Ｐを検知する。
【００９９】
Ｓ２１２にて、ＥＣＵ１２００は、アクセル開度Ｐがしきい値Ｐ（３）より大きいか否かを判断する。アクセル開度Ｐがしきい値Ｐ（３）より大きいか否かを判断することにより、アクセルペダルがオンにされているか否かが判断される。アクセル開度Ｐがしきい値Ｐ（３）より大きいと（Ｓ２１２にてＹＥＳ）、処理はＳ２１４に移される。もしそうでないと（Ｓ２１２にてＮＯ）、処理はＳ２１０に移される。
【０１００】
Ｓ２１４にて、ＥＣＵ１２００は、車速センサ３３０から送信された信号に基づいて、車速Ｖ（１）を検知する。
【０１０１】
Ｓ２１６にて、ＥＣＵ１２００は、車速センサ３３０から送信された信号に基づいて、予め定められた時間Ｔ経過後の車速Ｖ（２）を検知する。
【０１０２】
Ｓ２１８にて、ＥＣＵ１２００は、加速度Ａを算出する。たとえば、加速度Ａは、（Ｖ（２）−Ｖ（１））／Ｔという式で算出される。なお、加速度Ａの算出方法はこれに限定されない。
【０１０３】
Ｓ２２０にて、ＥＣＵ１２００は、駆動力Ｆを算出する。たとえば、駆動力Ｆは、アクセル開度Ｐをパラメータとして実験やシミュレーションにより予め作成されたマップから算出される。なお、駆動力Ｆの算出方法はこれに限定されない。
【０１０４】
Ｓ２２２にて、ＥＣＵ１２００は、総重量Ｗを算出する。たとえば、総重量Ｗは、Ｆ／Ａという式で算出される。なお、総重量Ｗの算出方法はこれに限定されない。
【０１０５】
Ｓ２２４にて、ＥＣＵ１２００は、ナビゲーションシステム３１０から送信された信号に基づいて、道路の勾配Ｇを検知する。
【０１０６】
Ｓ２２６にて、ＥＣＵ１２００は、算出された総重量Ｗを勾配Ｇに基づいて補正する。たとえば、補正後の総重量Ｗは、（補正係数Ｋ）×（補正前の総重量Ｗ）という式で算出される。ここで、補正係数Ｋは、たとえば、図１１に示すような勾配Ｇをパラメータとして実験やシミュレーションにより予め作成されたマップから算出される。このマップは、勾配Ｇがゼロ（すなわち平坦路）である場合を「１」とし、勾配Ｇがプラス（すなわち登板路）であって絶対値が大きい（すなわち傾斜が大きい）ほど補正係数Ｋが小さく算出されるように作成される。逆に、勾配Ｇがマイナス（すなわち降坂路）であって絶対値が大きい（すなわち傾斜が大きい）ほど補正係数Ｋが大きく算出されるように作成される。なお、総重量Ｗの補正方法はこれに限定されない。
【０１０７】
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ＥＣＵ１２００の動作について説明する。
【０１０８】
車両の走行中、アクセル開度センサ３０８から送信された信号に基づいて、アクセル開度Ｐが検知される（Ｓ２１０）。アクセル開度Ｐがしきい値Ｐ（３）より大きいと（Ｓ２１２にてＹＥＳ）、車速センサ３３０から送信された信号に基づいて、車速Ｖ（１）が検知される（Ｓ２１４）。予め定められた時間Ｔ経過後の車速Ｖ（２）が検知される（Ｓ２１６）。加速度Ａが、（Ｖ（２）−Ｖ（１））／Ｔという式で算出される（Ｓ２１８）。アクセル開度Ｐをパラメータとして駆動力Ｆが算出される（Ｓ２２０）。総重量Ｗが、車両における運動方程式により、Ｆ／Ａという式で算出される。
【０１０９】
このように算出された総重量Ｗは、車両が走行する道路の勾配状況によっては実際の値と大きく異なる値となる。すなわち、登坂路を走行中である場合、重力加速度の影響により加速度Ａが小さくなるため、総重量Ｗは実際より大きな値として算出されてしまう。逆に、降坂路を走行中である場合、重力加速度の影響により加速度Ａが大きくなるため、総重量Ｗは実際より小さな値として算出されてしまう。
【０１１０】
そこで、ナビゲーションシステム３１０から送信された信号に基づいて、道路の勾配Ｇが検知される（Ｓ２２４）。総重量Ｗは、勾配Ｇをパラメータとして算出される補正係数Ｋと総重量Ｗとを積算することにより補正される（Ｓ２２６）。ここで、補正係数Ｋは、平坦路である場合を「１」とし、登板路であって傾斜が大きいほど小さく、降坂路であって傾斜が大きいほど大きく算出される。これにより、車両の総重量Ｗが適切な値に補正される。このように補正された総重量Ｗに基づいて、吸気バルブのリフト量が制御される。これにより、車両の重量に応じた適切な大きさのエンジンブレーキを車両に作用させることができる。
【０１１１】
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、車両における運動方程式により、車速（加速度）およびアクセル開度に基づいて車両の総重量が算出される。算出された総重量が、道路の勾配状況に応じて適切な値に補正される。これにより、道路の勾配状況に関わらず総重量が精度よく算出され、総重量に応じた適切な大きさのエンジンブレーキを車両に作用させることができる。
【０１１２】
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】
【０１１３】
【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】本発明の第１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】吸気バルブおよび排気バルブの動作状態を示す図である。
【図７】車両の総重量とバルブリフト量との関係を示す図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵが総重量Ｗを算出して記憶する際に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９】車高と車両の総重量との関係を示す図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵが総重量Ｗを算出して記憶する際に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１１】勾配と補正係数との関係を示す図である。
【符号の説明】
【０１１４】
１００  エンジン、１１８  吸気バルブ、１２０  排気バルブ、１２２，１２４  カム、１２６  ＶＶＴＬ機構、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、３１０  ナビゲーションシステム、３２０  ハイトセンサ、３３０  車速センサ、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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【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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