(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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アームと、
前記カム軸の回転に応じて前記ロッカアームの一端部を揺動駆動する揺動駆動手段と、
前記ロッカアームの他端部に連係して揺動して機関弁を開作動させる揺動カムと、
前記制御軸の作動角を検出する制御用作動角検出手段と、
を含んでなる内燃機関の可変動弁装置と、
前記制御軸を目標作動角に回転駆動する電磁アクチュエータと、
前記制御用作動角検出手段で検出された前記制御軸の作動角信号に基づいて前記制御軸を機関の運転状態に応じた目標作動角位置に回転駆動させる制御手段と、
内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、
中心周波数を設定し、該中心周波数を中心とする所定範囲の周波数帯に対する出力ゲインを低下させてフィルタ処理を行うバンドエリミネーションフィルタと、を備え、
内燃機関の回転数を複数の回転数領域に分割し、それぞれの回転数領域での前記カム軸の回転によるトルク変動に起因する前記制御軸の作動角変動成分に対応した前記中心周波数に相当する定数を予め設定して記憶しておき、
前記回転数検出手段で検出された内燃機関の回転数が変化し、該回転数が異なる前記回転数領域に移行した場合に、該移行後の前記回転数領域に対応する前記定数を読み出すと共に該定数を用いて前記作動角信号をフィルタ演算処理を行い、
該フィルタ演算処理後の前記作動角信号を前記制御手段へ出力するように構成されていること
を特徴とする制御軸駆動用電磁アクチュエータの揺動防止装置。
【請求項２】
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アームと、
前記カム軸の回転に応じて前記ロッカアームの一端部を揺動駆動する揺動駆動手段と、
前記ロッカアームの他端部に連係して揺動して機関弁を開作動させる揺動カムと、
前記制御軸の作動角を検出する制御用作動角検出手段と、
を含んでなる内燃機関の可変動弁装置と、
前記制御軸を目標作動角に回転駆動する電磁アクチュエータと、
前記制御用作動角検出手段で検出された前記制御軸の作動角信号に基づいて前記制御軸を機関の運転状態に応じた目標作動角位置に回転駆動させる制御手段と、
内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、
中心周波数を設定し、該中心周波数を中心とする所定範囲の周波数帯に対する出力ゲインを低下させてフィルタ処理を行う２つのバンドエリミネーションフィルタと、を備え、
内燃機関の回転数を複数の回転数領域に分割し、それぞれの回転数領域での前記カム軸の回転によるトルク変動に起因する前記制御軸の作動角変動成分に対応した前記中心周波数に相当する定数を予め設定して記憶しておき、
前記回転数検出手段で検出された内燃機関の回転数が変化し、該回転数が異なる前記回転数領域に移行した場合に、該移行後の前記回転数領域に対応する前記定数を読み出すと共に、
一方の前記バンドエリミネーションフィルタが、前記作動角信号と読み出した前記定数に基づいてフィルタ演算処理を開始し、
前記作動角信号を所定の回数サンプリングした後、前記フィルタ演算処理された結果を前記制御手段へ出力する一方、
前記作動角信号が前記所定回数サンプリングされていない状態では、前記移行前の前記回転数領域に対応する前記定数に基づいて他方の前記バンドエリミネーションフィルタによって前記フィルタ演算処理された前記作動角信号を前記制御手段へ出力するように構成されていること
を特徴とする制御軸駆動用電磁アクチュエータの揺動防止装置。
【請求項３】
前記バンドエリミネーションフィルタを１つ備え、前記回転数検出手段で検出された内燃機関の回転数が所定の前記回転数領域内にある時はその時の回転数領域に対応した前記定数に基づいて演算された出力値を前記制御手段に出力し、前記回転数検出手段で検出された内燃機関の回転数が異なる前記回転数領域に移行した時は、移行後に前記作動角検出手段で検出された作動角値をそのまま前記制御手段に出力する一方で、前記移行後の前記回転数領域に対応した前記定数に基づいて出力値の演算を行い、該演算が終了した時点でその出力値を前記制御手段に出力するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の制御軸駆動用電磁アクチュエータの揺動防止装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の吸・排気弁のリフト量（制御軸の作動角）を機関運転状態に応じて可変にできる内燃機関の可変動弁装置等において、制御軸を駆動する電磁アクチュエータの揺動を防止する制御軸駆動用電磁アクチュエータの揺動防止装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、機関低速低負荷時における燃費の改善や安定した運転性並びに高速高負荷時における吸気の充填効率の向上による十分な出力を確保する等のために、吸気・排気弁の開閉時期とバルブリフト量を機関運転状態に応じて可変制御する可変動弁装置は従来から種々提供されており、その一例として特開昭５５−１３７３０５号公報等に記載されているものが知られている。
【０００３】
図１８に基づきその概略を説明すれば、シリンダヘッド１のアッパデッキの略中央近傍上方位置にカム軸２が設けられていると共に、該カム軸２の外周にカム２ａが一体に設けられている。また、カム軸２の側部には制御軸３が平行に配置されており、この制御軸３に偏心カム４を介してロッカアーム５が揺動自在に軸支されている。
【０００４】
一方、シリンダヘッド１に摺動自在に設けられた吸気弁６の上端部には、バルブリフター７を介して揺動カム８が配置されている。この揺動カム８は、バルブリフター７の上方にカム軸２と並行に配置された支軸９に揺動自在に軸支され、下端のカム面８ａがバルブリフター７の上面に当接している。また、前記ロッカアーム５は、一端部５ａがカム２ａの外周面に当接していると共に、他端部５ｂが揺動カム８の上端面８ｂに当接して、カム２ａのリフトを揺動カム８及びバルブリフター７を介して吸気弁６に伝達するようになっている。
【０００５】
また、前記制御軸３は、図１９に示すように、ＤＣサーボモータ等の電磁アクチュエータにより、減速ギアを介して所定角度範囲で回転駆動されて、偏心カム４の回動位置を制御し、これによってロッカアーム５の揺動支点を変化させるようになっている。
【０００６】
そして、図１８において、偏心カム４が正逆の所定回動位置に制御されるとロッカアーム５の揺動支点が変化して、他端部５ｂの揺動カム８の上端面８ｂに対する当接位置が図中上下方向に変化し、これによって揺動カム８のカム面８ａのバルブリフター７上面に対する当接位置の変化に伴い、揺動カム８の揺動軌跡が変化することにより、吸気弁６の開閉時期とバルブリフト量を制御軸３の作動角の変化を伴って可変制御するようになっている。なお、図中の符号「１０」は、揺動カム８の上端面８ｂを常時ロッカアーム５の他端部５ｂに弾接付勢するスプリングを示す。
【０００７】
また、上記のように、吸気弁６の開閉時期及びバルブリフト量を、ロッカアーム５の揺動支点を変化させることによって可変に制御する構成の可変動弁装置においては、図１９に示すように、前記揺動支点を変化させるための制御軸３の作動角（回転位置）をポテンショメータ等の作動角センサ（制御用）によって検出し、この検出された作動角信号に基づき、コントロールユニットＣＰＵにおいて、検出結果と目標とを比較し、制御軸３の作動角（回転位置）を目標のバルブ特性に対応する目標作動角（回転位置）に精度良く制御するように駆動制御信号をフィードバック制御するようになっていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、カム軸がエンジンの回転に同期して回転（エンジン回転数の１／２）する際に、カム軸の回転数と同じ周期（周波数）のトルク変動が制御軸に加わり、このトルク変動によって制御軸を揺動させ、この揺動が作動角検出手段において作動角変動として検出されることから、この検出された作動角信号による制御軸作動角のフィードバック制御においては、電磁アクチュエータを駆動する駆動制御信号を変動させることになり、このため、電磁アクチュエータのモータ軸が常に細かく揺動することで電気子のブラシが摩耗し、耐久性を低下させるという問題点があった。
【０００９】
本発明は、上述の従来の問題点に着目してなされたもので、カム軸の回転によるトルク変動で制御軸が揺動することに起因する電磁アクチュエータの不要な揺動制御を防止し、これにより、電磁アクチュエータの耐久性を高めることができる制御軸駆動用電磁アクチュエータの揺動防止装置を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明請求項１記載の制御軸駆動用電磁アクチュエータの揺動防止装置では、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アームと、前記カム軸の回転に応じて前記ロッカアームの一端部を揺動駆動する揺動駆動手段と、前記ロッカアームの他端部に連係して揺動して機関弁を開作動させる揺動カムと、前記制御軸の作動角を検出する制御用作動角検出手段と、を含んでなる内燃機関の可変動弁装置と、前記制御軸を目標作動角に回転駆動する電磁アクチュエータと、前記制御用作動角検出手段で検出された前記制御軸の作動角信号に基づいて前記制御軸を機関の運転状態に応じた目標作動角位置に回転駆動させる制御手段と、内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、中心周波数を設定し、該中心周波数を中心とする所定範囲の周波数帯に対する出力ゲインを低下させてフィルタ処理を行うバンドエリミネーションフィルタと、を備え、内燃機関の回転数を複数の回転数領域に分割し、それぞれの回転数領域での前記カム軸の回転によるトルク変動に起因する前記制御軸の作動角変動成分に対応した前記中心周波数に相当する定数を予め設定して記憶しておき、前記回転数検出手段で検出された内燃機関の回転数が変化し、該回転数が異なる前記回転数領域に移行した場合に、該移行後の前記回転数領域に対応する前記定数を読み出すと共に該定数を用いて前記作動角信号をフィルタ演算処理を行い、該フィルタ演算処理後の前記作動角信号を前記制御手段へ出力するように構成されている手段とした。
【００１１】
また、請求項２記載の制御軸駆動用電磁アクチュエータの揺動防止装置では、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アームと、前記カム軸の回転に応じて前記ロッカアームの一端部を揺動駆動する揺動駆動手段と、前記ロッカアームの他端部に連係して揺動して機関弁を開作動させる揺動カムと、前記制御軸の作動角を検出する制御用作動角検出手段と、を含んでなる内燃機関の可変動弁装置と、前記制御軸を目標作動角に回転駆動する電磁アクチュエータと、前記制御用作動角検出手段で検出された前記制御軸の作動角信号に基づいて前記制御軸を機関の運転状態に応じた目標作動角位置に回転駆動させる制御手段と、内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、中心周波数を設定し、該中心周波数を中心とする所定範囲の周波数帯に対する出力ゲインを低下させてフィルタ処理を行う２つのバンドエリミネーションフィルタと、を備え、内燃機関の回転数を複数の回転数領域に分割し、それぞれの回転数領域での前記カム軸の回転によるトルク変動に起因する前記制御軸の作動角変動成分に対応した前記中心周波数に相当する定数を予め設定して記憶しておき、前記回転数検出手段で検出された内燃機関の回転数が変化し、該回転数が異なる前記回転数領域に移行した場合に、該移行後の前記回転数領域に対応する前記定数を読み出すと共に、一方の前記バンドエリミネーションフィルタが、前記作動角信号と読み出した前記定数に基づいてフィルタ演算処理を開始し、前記作動角信号を所定の回数サンプリングした後、前記フィルタ演算処理された結果を前記制御手段へ出力する一方、前記作動角信号が前記所定回数サンプリングされていない状態では、前記移行前の前記回転数領域に対応する前記定数に基づいて他方の前記バンドエリミネーションフィルタによって前記フィルタ演算処理された前記作動角信号を前記制御手段へ出力するように構成されている手段とした。
【００１２】
また、請求項３記載の制御軸駆動用電磁アクチュエータの揺動防止装置では、請求項１記載の発明において、前記バンドエリミネーションフィルタを１つ備え、前記回転数検出手段で検出された内燃機関の回転数が所定の前記回転数領域内にある時はその時の回転数領域に対応した前記定数に基づいて演算された出力値を前記制御手段に出力し、前記回転数検出手段で検出された内燃機関の回転数が異なる前記回転数領域に移行した時は、移行後に前記作動角検出手段で検出された作動角値をそのまま前記制御手段に出力する一方で、前記移行後の前記回転数領域に対応した前記定数に基づいて出力値の演算を行い、該演算が終了した時点でその出力値を前記制御手段に出力するように構成されている手段とした。
【００１３】
【作用】
本発明請求項１記載の制御軸駆動用電磁アクチュエータの揺動防止装置では、上述のように、制御用作動角検出手段で検出された制御軸の作動角信号をバンドエリミネーションフィルタで演算処理した信号を前記制御手段へ出力し、この出力信号に基づいて制御軸を機関の運転状態に応じた目標作動角位置に回転駆動させる制御が行われるもので、これにより、カム軸の回転によるトルク変動で制御軸が揺動することに起因する電磁アクチュエータの不要な揺動制御が防止されるため、電磁アクチュエータの耐久性が高められる。
【００１４】
また、請求項２記載の制御軸駆動用電磁アクチュエータの揺動防止装置では、所定の内燃機関の回転数領域内にある時は一方のバンドエリミネーションフィルタだけを作動させてその時の内燃機関の回転数領域に対応した定数で演算された出力値を前記制御手段に出力し、内燃機関の回転数領域が他の領域に移行した時はもう一方のバンドエリミネーションフィルタを作動させその移行した内燃機関の回転数領域に対応した定数で出力値の演算を開始し、該演算が終了した時点でその出力値を前記制御手段に出力すると同時に、前記一方のバンドエリミネーションフィルタの作動を停止させるもので、このように、２つのバンドエリミネーションフィルタの切り換え使用により、常にその時のエンジン回転数領域に対応した最適な処理が行われる。
【００１５】
また、請求項３記載の制御軸駆動用電磁アクチュエータの揺動防止装置では、請求項１記載の発明において、所定の内燃機関の回転数領域内にある時はその時のエンジン回転数領域に対応した定数に基づいて演算された出力値を前記制御手段に出力し、内燃機関の回転数領域が他の領域に移行した時は、移行後に前記作動角検出手段で検出された作動角値をそのまま前記制御手段に出力する一方で、移行したエンジン回転数領域に対応した定数に基づいて出力値の演算を行い、該演算が終了した時点でその出力値を前記制御手段に出力するようにしたことで、バンドエリミネーションフィルタを１つ備えるだけですみ、コストが低減される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
（発明の実施の形態１）
図１〜図３は、本発明の実施の形態１におけるエンジン（内燃機関）の可変動弁装置を示すものであり、１気筒あたり２つ備えられる吸気弁の動弁機構ＶＥＬとして以下に説明する。但し、機関弁を吸気弁に限定するものではなく、また、吸気弁の数を限定するものでないことは明らかである。
【００１７】
図１〜図３に示す可変動弁装置は、シリンダヘッド１１にバルブガイド（図示省略）を介して摺動自存に設けられた一対の吸気弁１２，１２と、シリンダヘッド１１上部のカム軸受１４に回転自在に支持された中空状のカム軸１３と、該カム軸１３に、圧入等により固設された回転カムである２つの偏心カム１５，１５と、前記カム軸１３の上方位置に同じカム軸受１４に回転自在に支持された制御軸１６と、該制御軸１６に制御カム１７を介して揺動自在に支持された一対のロッカアーム１８，１８と、各吸気弁１２，１２の上端部にバルブリフター１９，１９を介して配置された一対のそれぞれ独立した揺動カム２０，２０とを備えている。
【００１８】
また、前記偏心カム１５，１５とロッカアーム１８，１８とはリンクアーム２５，２５によって連係される一方、ロッカアーム１８，１８と揺動カム２０，２０とはリンク部材２６，２６によって連係されている。
前記カム軸１３は、機関前後方向（シリンダ列方向）に沿って配置されていると共に、一端部に設けられた従動スプロケット（図示省略）や該従動スプロケットに巻装されたタイミングチェーン等を介して機関のクランク軸から回転力が伝達される。
【００１９】
前記カム軸受１４は、シリンダヘッド１１の上端部に設けられてカム軸１３の上部を支持するメインブラケット１４ａと、該メインブラケット１４ａの上端部に設けられて制御軸１６を回転自在に支持するサブブラケット１４ｂとを有し、両ブラケット１４ａ，１４ｂが一対のボルト１４ｃ，１４ｃによって上方から共締め固定されている。
【００２０】
前記両偏心カム１５は、図４にも示すように、略リング状を呈し、小径なカム本体１５ａと、該カム本体１５ａの外端面に一体に設けられたフランジ部１５ｂとからなり、内部軸方向にカム軸挿通孔１５ｃが貫通形成されていると共に、カム本体１５ａの軸心Ｘがカム軸１３の軸心Ｙから径方向へ所定量だけ偏心している。
【００２１】
また、この各偏心カム１５は、カム軸１３に対し前記両バルブリフター１９，１９に干渉しない両外側にカム軸挿通孔１５ｃを介して圧入固定されていると共に、両方のカム本体１５ａ，１５ａの外周面１５ｄ，１５ｄが同一のカムプロフィールに形成されている。
【００２２】
前記各ロッカアーム１８は、図３に示すように、平面からみて略クランク状に折曲形成され、中央に有する基部１８ａが制御カム１７に回転自存に支持されている。また、各基部１８ａの各外端部に突設された一端部１８ｂには、リンクアーム２５の先端部と連結するピン２１が圧入されるピン孔１８ｄが貫通形成されている一方、各筒状基部１８ａの各内端部に夫々突設された他端部１８ｃには、各リンク部材２６の後述する一端部２６ａと連結するピン２８が圧入されるピン孔１８ｅが形成されている。
【００２３】
前記各制御カム１７は、夫々円筒状を呈し、制御軸１６外周に固定されていると共に、図１に示すように軸心Ｐ１位置が制御軸１６の軸心Ｐ２からαだけ偏心している。
【００２４】
前記揺動カム２０は、図１及び図６，図７に示すように略横Ｕ字形状を呈し、略円環状の基端部２２にカム軸１３が嵌挿されて回転自在に支持される支持孔２２ａが貫通形成されていると共に、ロッカアーム１８の他端部１８ｃ側に位置する端部２３にピン孔２３ａが貫通形成されている。
【００２５】
また、揺動カム２０の下面には、基端部２２側の基円面２４ａと該基円面２４ａから端部２３端縁側に円弧状に延びるカム面２４ｂとが形成されており、該基円面２４ａとカム面２４ｂとが、揺動カム２０の揺動位置に応じて各バルブリフター１９の上面所定位置に当接するようになっている。
【００２６】
すなわち、図５に示すバルブリフト特性からみると、図１に示すように基円面２４ａの所定角度範囲θ１がべースサークル区間になり、カム面２４ｂの前記べースサークル区間θ１から所定角度範囲θ２がいわゆるランプ区間となり、さらにカム面２４ｂのランプ区間θ２から所定角度範囲θ３がリフト区間になるように設定されている。
【００２７】
また、前記リンクアーム２５は、比較的大径な円環状の基部２５ａと、該基部２５ａの外周面所定位置に突設された突出端２５ｂとを備え、基部２５ａの中央位置には、前記偏心カム１５のカム本体１５ａの外周面に回転自在に嵌合する嵌合穴２５ｃが形成されている一方、突出端２５ｂには、前記ピン２１が回転自在に挿通するピン孔２５ｄが貫通形成されている。
なお、前記リンクアーム２５と偏心カム１５とによって揺動駆動手段が構成される。
【００２８】
さらに、前記リンク部材２６は、図１にも示すように所定長さの直線状に形成され、円形状の両端部２６ａ，２６ｂには前記ロッカアーム１８の他端部１８ｃと揺動カム２０の端部２３の各ピン孔１８ｄ，２３ａに圧入した各ピン２８，２９の端部が回転自在に挿通するピン挿通孔２６ｃ，２６ｄが貫通形成されている。なお、各ピン２１，２８，２９の一端部には、リンクアーム２５やリンク部材２６の軸方向の移動を規制するスナップリング３０，３１，３２が設けられている。
【００２９】
前記制御軸１６は、一端部に設けられたＤＣサーボモータ等の電磁アクチュエータ１０１によって所定回転角度範囲内で回転駆動されるようになっており、図９に示すように、前記電磁アクチュエータ１０１は、制御手段としてのコントロールユニットＣＰＵからの制御信号によって制御されるようになっている。前記コントロールユニットＣＰＵは、クランク角センサ１０３，エアフローメータ１０４，水温センサ１０５，エンジンの回転数センサ１０６等の各種のセンサからの検出信号に基づいて現在の機関運転状態を検出して、該検出された機関運転状態に応じて目標のバルブ特性を決定し、該目標のバルブ特性に対応する角度位置に制御軸１６を駆動すべく、前記電磁アクチュエータ１０１に制御信号を出力する。
【００３０】
以下、上記可変動弁装置の作用を説明すれば、まず、機関の低速低負荷時には、コントロールユニットＣＰＵからの制御信号によって電磁アクチュエータ１０１が一方に回転駆動される。このため、制御カム１７は、軸心Ｐ１が図６Ａ，Ｂに示すように制御軸１６の軸心Ｐ２から左上方の回動位置に保持され、厚肉部１７ａがカム軸１３から上方向に離間移動する。このため、ロッカアーム１８は、全体がカム軸１３に対して上方向へ移動し、これにより、各揺動カム２０は、リンク部材２６を介して端部２３が強制的に若干引き上げられて全体が左方向へ回動する。
【００３１】
従って、図６Ａ，Ｂに示すように偏心カム１５が回転してリンクアーム２５を介してロッカアーム１８の一端部１８ｂを押し上げると、そのリフト量がリンク部材２６を介して揺動カム２０及びバルブリフター１９に伝達されるが、そのリフト量Ｌ１は図６Ｂに示すように比較的小さくなる。
【００３２】
よって、かかる低速低負荷域では、図８の破線で示すようにバルブリフト量が小さくなると共に、各吸気弁１２の開時期が遅くなり（作動角が小さくなり）、排気弁とのバルブオーバラップが小さくなる。このため、燃費の向上と機関の安定した回転が得られる。
【００３３】
一方、機関の高速高負荷時に移行した揚合は、コントロールユニットＣＰＵからの制御信号によって電磁アクチュエータ１０１が反対方向に回転駆動される。従って、図７Ａ，Ｂに示すように制御軸１６が、制御カム１７を図６に示す位置から時計方向に回転させ、軸心Ｐ１（厚肉部１７ａ）を下方向へ移動させる。このため、ロッカアーム１８は、今度は全体がカム軸１３方向（下方向）に移動して、他端部１８ｃが揺動カム２０の上端部２３をリンク部材２６を介して下方へ押圧して該揺動カム２０全体を所定量だけ時計方向へ回動させる。
【００３４】
従って、揺動カム２０のバルブリフター１９上面に対する下面の当接位置が図７Ａ，Ｂに示すように左方向位置に移動する。このため、図７に示すように偏心カム１５が回転してロッカアーム１８の一端部１８ｂをリンクアーム２５を介して押し上げると、バルブリフター１９に対するそのリフト量Ｌ２は図７Ｂに示すように大きくなる。
【００３５】
よって、かかる高速高負荷域では、カムリフト特性が低速低負荷域に比較して大きくなり、図８に実線で示すようにバルブリフト量（作動角）も大きくなると共に、各吸気弁１２の開時期が早く、閉時期が遅くなる。この結果、吸気充填効率が向上し、十分な出力が確保できる。
【００３６】
このように、上記可変動弁装置では、各吸気弁１２の開閉時期やバルブリフト量（作動角）を可変にできることは勿論のこと、カム軸１３に、各偏心カム１５と各揺動カム２０とを同軸上に設けたため、機関巾方向の配置スペースを十分に小さくすることができる。また、各ロッカアーム１８も機関巾方向へ延設する必要がなくカム軸の直上位置に「へ」字形の小型な形状に形成できるため、装置全体のコンパクト化が図れる。この結果、装置の機関への搭載性が向上する。また、カム軸１３の配置を変更することなく、現行のカム軸１３の配置によって装置を装着できるため、この点でも機関への搭載性が良好になる。
【００３７】
さらに、偏心カム１５と揺動カム２０とをカム軸１３に同軸上に設けることにより、揺動カム２０を支持する専用の支軸が不要となり、この分、部品点数の削減が図れ、また、カム軸１３と揺動カム２０の互いの軸心のずれが生じないため、バルブタイミングの制御精度の低下を防止できる。
【００３８】
しかも、各偏心カム１５を、各バルブリフター１９とオフセット配置し互いに干渉しない位置に配したため、各カム１５の外形を大きくとることができ、偏心カム１５の外周面１５ａの設計自由度を向上させることが可能となり、これによって揺動カム２０の揺動量を確保するためのリフト量を十分に確保できると共に、偏心カム１５の駆動面圧を低減するためのカム幅を十分に確保できる。
【００３９】
特に、偏心カム１５は、リング状に形成され、外周面全体がリンクアーム基部２５ａの嵌合穴２５ｃの内周面全体に摺接するため、外周面の面圧が分散されて、該面圧を十分に低減できる。従って、嵌合穴２５ｃの内周面間との摩耗の発生が抑制できると共に、潤滑も行い易い。さらに、面圧の低下に伴い偏心カム１５の材料選択の自由度が向上し、加工し易くかつ低コストの材料を選択できる  なお、各吸気弁１２に対応する各揺動カム２０，２０を一体に連結し、これによって偏心カム１５とロッカアーム１８とを単一として、各吸気弁１２間において共用化させる構成としても良い。
【００４０】
ところで、上記可変動弁においては、目標のバルブ特性に対応する角度位置に制御軸１６を駆動し、実際のバルブ特性を前記目標のバルブ特性に制御するが、前記制御軸１６の駆動精度や、前記制御軸１６の角度位置とバルブ特性との関係にばらつきがあると、目標のバルブ特性に精度良く実際のバルブ特性を制御することができなくなる。
【００４１】
そこで、この発明の実施の形態１では、図１０のブロック図に示すように、前記揺動支点を変化させるための制御軸１６の作動角（回転位置）をポテンショメータ等の作動角センサ（制御用作動角検出手段）１０２によって検出し、この検出された作動角信号に基づき、コントロールユニットＣＰＵにおいて、検出結果としての作動角と目標作動角とを比較し、制御軸１６の作動角（回転位置）を目標のバルブ特性に対応する目標作動角（回転位置）となるようにＤＣサーボモータ等の電磁アクチュエータ１０１に対する駆動制御信号をフィードバック制御するようになっている。なお、前記電磁アクチュエータ１０１と制御軸１６との間には減速ギア１０７が介装されている。
【００４２】
ところが、前述のように、カム軸１３がエンジンの回転に同期して回転（エンジン回転数の１／２）する際に、揺動カム２０、リンクアーム２５、リンク部材２６、ロッカアーム１８を介してカム軸１３の回転数と同じ周期（周波数）のトルク変動が制御軸１６に加わり、このトルク変動によって制御軸１６を細かく揺動させ、この揺動が作動角センサ１０２において作動角変動として検出されることから、この検出された作動角信号による制御軸作動角のフィードバック制御においては、電磁アクチュエータ１０１を駆動する駆動制御信号を変動させることになり、このため、電磁アクチュエータ１０１のモータ軸が常に細かく揺動することで電気子のブラシが摩耗し、耐久性を低下させるという問題点があった。
【００４３】
そこで、以上の問題点の解決策として、この発明の実施の形態１では、前記コントロールユニットＣＰＵ内に、作動角センサ１０２で検出された制御軸１６の作動角信号から、カム軸１３の回転によるトルク変動に起因する制御軸１６の作動角変動信号成分を除去するための２つのバンドエリミネーションフィルタＢＥＦ１，ＢＥＦ２（以後、デジタルフィルタ１，２という）を備えている。
【００４４】
即ち、制御軸１６に伝わるトルク変動は、エンジン回転数に同期（１／２）しているので、その周波数帯成分の信号のみのゲインを落とすデジタルフィルタ１，２を作動角センサ１０２の出力に取り付ける。なお、図１１は、デジタルフィルタ１，２の特性図であり、（イ）は入力周波数に対する出力ゲイン特性、（ロ）は入力周波数に対する出力位相特性を示す。また、図１２は、エンジン回転数が2000rpm 相当の周期の入力信号に対し、2000rpm 用のデジタルフィルタと5000rpm 用のデジタルフィルタをかけた時の入出力特性図であり、この図に示すように、エンジン回転数の所定領域ごとにデジタルフィルタ特性を切り換える必要がある。
【００４５】
そして、このデジタル（離散時間）フィルタ１，２（バンドエリミネーションフィルタＢＥＦ１，ＢＥＦ２）は、再帰計算が必要であるので、予め２つのデジタルフィルタ演算機能をコントロールユニットＣＰＵに持たせておき、エンジン回転数がある一定領域内にある場合は、１つのデジタルフィルタだけを作動させ、その出力値を制御軸１６の作動角制御に使用し、エンジン回転数が他の領域に移行した時に初めて２つ目のデジタルフィルタを作動させる。その時のフィルタ定数は移行したエンジン回転数領域に対応した定数であり、この定数は、予めコントロールユニットＣＰＵのメモリに記憶されていて、その時のエンジン回転数に応じた定数がコントロールユニットＣＰＵのメモリから呼び出されて使用される。そして、デジタルフィルタの再帰計算に必要な時間が経過した時点でその出力値を２つ目のデジタルフィルタ出力値とし、１つ目のデジタルフィルタは計算を止める。以後は、エンジン回転数の領域が変わるたびに交互に以上の処理を行う。
【００４６】
次に、２つのデジタルフィルタ１，２による作動角検出信号を処理する信号処理回路の内容を図１３のフローチャートに基づいて説明する。
まず、ステップＳ１では、エンジン回転数Ｎ信号を読み込み、ステップＳ２では、制御軸１６の作動角（回動角）を読み込む。
【００４７】
ステップＳ３では、エンジン回転数Ｎが前回読み込んだエンジン回転数領域内であるか否かを判定し、前回読み込み回転数領域以内である時は、ステップＳ４でデジタルフィルタ２が計算中であるか否かを判定し、計算中である時はステップＳ５でデジタルフィルタ２の計算を継続させた後、ステップＳ６でデジタルフィルタ２の計算が終了したか否かを判定し、終了している時は、ステップＳ７でデジタルフィルタ２をデジタルフィルタ１に置き換え、ステップＳ８でデジタルフィルタ２の定数をデジタルフィルタ１の定数に置き換えた後、ステップＳ１３でデジタルフィルタ１の出力値を出力し、これで一回のフローを終了する。
【００４８】
また、前記ステップＳ３でエンジン回転数が前回読み込まれたエンジン回転数領域から変化している時は、ステップＳ９に進んでデジタルフィルタ２用定数を読み込み、ステップＳ１０でデジタルフィルタ２の計算をスタートさせ、ステップＳ１１でデジタルフィルタ１の計算を行った後、ステップＳ１３でデジタルフィルタ１の出力値を出力し、これで一回のフローを終了する。
【００４９】
また、前記ステップＳ４の判定において、デジタルフィルタ２が計算中でない時、および、前記ステップＳ６において、デジタルフィルタ２の計算がまだ終了していない時は、ステップＳ１２に進んでデジタルフィルタ１の計算を行った後、ステップＳ１３でデジタルフィルタ１の出力値を出力し、これで一回のフローを終了する。
【００５０】
即ち、エンジン回転数が変化した場合、変化後の回転数に応じてコントロールユニットＣＰＵのメモリから、デジタルフィルタに使われる定数が呼び出され、２つ目のデジタルフィルタの計算を始める。なお、１つ目のデジタルフィルタは引き続き計算を行う。
【００５１】
デジタルフィルタは、再帰計算を行うので数回計算しないと使用できないので、エンジン回転数変化後、数サンプリング時間の間は１つ目の（変化前のエンジン回転数に対応した）デジタルフィルタの出力を制御軸１６の作動角制御に使用する。
【００５２】
２つ目の（変化後のエンジン回転数に対応した）デジタルフィルタが使用できるようになった時点で、１つ目のデジタルフィルタの計算を止め、２つ目のデジタルフィルタの出力を制御軸１６の作動角制御に使用する。
その後、２つ目のデジタルフィルタを１つ目のデジタルフィルタとして扱う。
エンジン回転数が変化するたびに以上の動作を繰り返すものである。
【００５３】
以上のように、エンジン回転数領域が変化するたびにデジタルフィルタ１，２を切り換えるが、エンジン回転数は刻々と変化するので、実際には、図１４に示すように、エンジン回転数を幾つかの回転数領域１〜７に分け、ある１つの領域にいる間はその領域の中心周波数に応じた定数でデジタルフィルタの計算を行うようになっている。なお、Ｎ１〜Ｎ６は、各エンジン回転数領域（１〜７）間の分岐点に対応する周波数を示し、ｎ１〜ｎ７は、各エンジン回転数領域（１〜７）に対応するデジタルフィルタの中心周波数を示す。また、図１５は分けられた各エンジン回転数領域（１〜７）に対するフィルタ定数（１〜７）（フィルタ周波数）を示す。
【００５４】
また、デジタルフィルタは以下の伝達関数で定義される。
Ｇ（Ｚ）＝（a1+a2・Z-1+a3・Z-2）／（1+b1・Z-1+b2・Z-2 ）
なお、a1、a2、a3、b1、b2はフィルタ定数である。
【００５５】
また、デジタルフィルタの伝達関数は、次式で計算される。
今回のフィルタ出力Yn＝a1・Un+a2・Un-1+a3・Un-2+b1・Yn-1+b2・Yn-2
なお、添字n は、 サンプリングタイミングを示す。
【００５６】
以上説明してきたように、この発明の実施の形態１では、作動角センサで検出された制御軸の作動角信号をデジタルフィルタ１，２で演算処理した信号をコントロールユニットＣＰＵに入力するようにしたことで、カム軸１３の回転によるトルク変動で制御軸１６が揺動することに起因する電磁アクチュエータ１０２の不要な揺動制御を防止することができ、これにより、電磁アクチュエータ１０２の耐久性を高めることができるようになるという効果が得られる。
【００５７】
また、２つのデジタルフィルタ１，２を備え、所定の内燃機関の回転数領域内にある時は一方のデジタルフィルタ１だけを作動させてその時のエンジン回転数領域に対応した定数で演算された出力値をコントロールユニットＣＰＵに出力し、エンジン回転数領域が他の領域に移行した時はもう一方のデジタルフィルタ２を作動させその移行したエンジン回転数領域に対応した定数で出力値の演算を開始し、該演算が終了した時点でその出力値をコントロールユニットＣＰＵに出力すると同時に、前記一方のデジタルフィルタの作動を停止させるようにしたことで、常にその時のエンジン回転数領域に対応した最適な処理が行えるようになるという効果が得られる。
【００５８】
（発明の実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２の制御軸駆動用電磁アクチュエータの揺動防止装置について説明する。なお、この発明の実施の形態２は、図１６のブロック図に示すように、コントロールユニットＣＰＵ内に備えた１つのデジタルフィルタ１０（バンドエリミネーションフィルタＢＥＦ１０）のみで信号処理を行うようにしたもので、その他の構成は前記発明の実施の形態１と同様であるため、その説明を省略し、相違点についてのみ説明する。
【００５９】
即ち、制御軸１６に伝わるトルク変動は、エンジン回転数に同期（１／２）しているので、その周波数帯成分の信号のみのゲインを落とすデジタルフィルタ１０を作動角センサ１０２の出力に取り付ける。
【００６０】
そして、このデジタルフィルタ１０は、前述のように、エンジン回転数の所定領域ごとにフィルタ特性を切り換える必要があり、かつ、このデジタル（離散時間）フィルタ（バンドエリミネーションフィルタＢＥＦ１０）は、再帰計算が必要であるので、予めデジタルフィルタ演算機能をコントロールユニットＣＰＵに持たせておき、エンジン回転数がある一定領域内にある場合は、その時のエンジン回転数領域に対応した定数に基づいて演算された出力値を制御軸１６の作動角制御に使用し、エンジン回転数が他の領域に移行した時は、作動角センサ１０２で検出された作動角値をそのまま出力する一方で、移行したエンジン回転数領域に対応した定数に基づいて出力値の演算が行われ、再帰計算に必要な時間が経過した時点でその出力値を出力するもので、以後は、エンジン回転数の領域が変わるたびに以上の処理を行う。
【００６１】
次に、１つのデジタルフィルタ１０による作動角検出信号を処理する信号処理回路の内容を図１７のフローチャートに基づいて説明する。
まず、ステップＳ２１では、エンジン回転数Ｎ信号を読み込み、ステップＳ２２では、制御軸１６の作動角（回転角）信号を読み込む。
【００６２】
ステップＳ２３では、エンジン回転数Ｎが前回読み込んだエンジン回転数領域内であるか否かを判定し、前回読み込み回転数領域以内である時は、ステップＳ２４で新たにデジタルフィルタ１０が計算中であるか否かを判定し、計算中である時はステップＳ２５で新たなデジタルフィルタ１０の計算を継続させた後、ステップＳ２６で新たなデジタルフィルタ１０の計算が終了したか否かを判定し、終了している時は、ステップＳ３３で新たなデジタルフィルタ１０の出力値をフィルタ出力とし、これで一回のフローを終了する。
【００６３】
また、前記ステップＳ２３でエンジン回転数が前回読み込まれたエンジン回転数領域から変化している時は、ステップＳ２７に進み、移行したエンジン回転数領域に対応した新たなデジタルフィルタ１０用定数を読み込み、ステップＳ２８で新たなデジタルフィルタ１０の計算をスタートさせ、ステップＳ２９で新たなデジタルフィルタ１０の計算を継続させると共に、ステップＳ３０に進んで読み込み作動角をそのままフィルタ出力とし、該フィルタ出力をステップＳ３３で出力し、これで一回のフローを終了する。
【００６４】
また、前記ステップＳ２４の判定において、新たなデジタルフィルタ１０が計算中でない時は、ステップＳ３１に進んで制御始めに読み込まれたフィルタ定数に基づいてデジタルフィルタ１０の計算を行った後、該フィルタ出力をステップＳ３３で出力し、これで一回のフローを終了する。
【００６５】
また、前記ステップＳ２６において、新たなデジタルフィルタ１０の計算がまだ終了していない時は、ステップ３２に進んで読み込み作動角をそのままフィルタ出力とし、該フィルタ出力をステップＳ３３で出力し、これで一回のフローを終了する。
【００６６】
以上説明してきたように、この発明の実施の形態２では、１つのデジタルフィルタ１０のみで信号処理を行うようにしたことで、コストを低減することができるようになるという効果が得られる。
【００６７】
以上、本発明の実施の形態を説明してきたが、具体的な構成はこれら発明の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても本発明に含まれる。
【００６８】
例えば、発明の実施の形態では、機関弁として吸気弁を例にとったが、排気弁についても適用することができる。
また、本発明が適用される可変動弁機構としては、この発明の実施の形態で例示した構造のものに限定されるものではなく、従来例に示した構造のものや、その他の可変動弁機構にも全て本発明を適用することができる。
【００６９】
【発明の効果】
以上詳細に説明してきたように、本発明請求項１記載の制御軸駆動用電磁アクチュエータの揺動防止装置では、制御軸の作動角を検出する制御用作動角検出手段を含んでなる内燃機関の可変動弁装置と、前記制御軸を目標作動角に回転駆動する電磁アクチュエータと、前記制御用作動角検出手段で検出された前記制御軸の作動角信号に基づいて前記制御軸を機関の運転状態に応じた目標作動角位置に回転駆動させる制御手段と、内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、中心周波数を設定し、該中心周波数を中心とする所定範囲の周波数帯に対する出力ゲインを低下させてフィルタ処理を行うバンドエリミネーションフィルタと、を備え、内燃機関の回転数を複数の回転数領域に分割し、それぞれの回転数領域での前記カム軸の回転によるトルク変動に起因する前記制御軸の作動角変動成分に対応した前記中心周波数に相当する定数を予め設定して記憶しておき、前記回転数検出手段で検出された内燃機関の回転数が変化し、該回転数が異なる前記回転数領域に移行した場合に、該移行後の前記回転数領域に対応する前記定数を読み出すと共に該定数を用いて前記作動角信号をフィルタ演算処理を行い、該フィルタ演算処理後の前記作動角信号を前記制御手段へ出力するように構成されている手段としたことで、カム軸の回転によるトルク変動で制御軸が揺動することに起因する電磁アクチュエータの不要な揺動制御を防止し、これにより、電磁アクチュエータの耐久性を高めることができるようになるという効果が得られる。
【００７０】
また、請求項２記載の制御軸駆動用電磁アクチュエータの揺動防止装置では、前記バンドエリミネーションフィルタを２つ備え、前記回転数検出手段で検出された内燃機関の回転数が変化し、該回転数が異なる前記回転数領域に移行した場合に、該移行後の前記回転数領域に対応する前記定数を読み出すと共に、一方の前記バンドエリミネーションフィルタが、前記作動角信号と読み出した前記定数に基づいてフィルタ演算処理を開始し、前記作動角信号を所定の回数サンプリングした後、前記フィルタ演算処理された結果を前記制御手段へ出力する一方、前記作動角信号が前記所定回数サンプリングされていない状態では、前記移行前の前記回転数領域に対応する前記定数に基づいて他方の前記バンドエリミネーションフィルタによって前記フィルタ演算処理された前記作動角信号を前記制御手段へ出力するように構成されている手段としたことで、常にその時のエンジン回転数領域に対応した最適な処理が行われるようになる。
【００７１】
また、請求項３記載の制御軸駆動用電磁アクチュエータの揺動防止装置では、請求項１記載の発明において、前記バンドエリミネーションフィルタを１つ備え、所定の内燃機関の回転数領域内にある時はその時のエンジン回転数領域に対応した定数に基づいて演算された出力値を前記制御手段に出力し、内燃機関の回転数領域が他の領域に移行した時は、移行後に前記作動角検出手段で検出された作動角値をそのまま前記制御手段に出力する一方で、移行したエンジン回転数領域に対応した定数に基づいて出力値の演算を行い、該演算が終了した時点でその出力値を前記制御手段に出力するように構成されている手段としたことで、バンドエリミネーションフィルタを１つ備えるだけですみ、コストを低減できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における可変動弁装置を示す断面図（図２のＡ−Ａ線断面図）。
【図２】上記可変動弁装置の側面図。
【図３】上記可変動弁装置の平面図。
【図４】上記可変動弁装置に使用される偏心カムを示す斜視図。
【図５】上記可変動弁装置における揺動カムの基端面とカム面に対応したバルブリフト特性図。
【図６】上記可変動弁装置の低速低負荷時の作用を示す断面図（図２のＢ−Ｂ線断面図）。
【図７】上記可変動弁装置の高速高負荷時の作用を示す断面図（図２のＢ−Ｂ線断面図）。
【図８】上記可変動弁装置のバルブタイミングとバルブリフトの特性図。
【図９】上記可変動弁装置の主に作動角制御システムを示すブロック図。
【図１０】上記可変動弁装置の主に２つのデジタルフィルタの切り換え制御システムを示すブロック図。
【図１１】上記デジタルフィルタの特性図で、（イ）は入力周波数に対する出力ゲイン特性図、（ロ）は入力周波数に対する出力位相特性図である。
【図１２】上記デジタルフィルタの入出力特性図。
【図１３】上記可変動弁装置の作動角検出信号処理回路の内容を示すフローチャート。
【図１４】上記デジタルフィルタのエンジン回転数領域による選択方法を示す図。
【図１５】上記デジタルフィルタの各エンジン回転数領域に対する呼び出しフィルタ定数を示す図。
【図１６】本発明の実施の形態２における可変動弁装置の主にデジタルフィルタの切り換え制御システムを示すブロック図。
【図１７】本発明の実施の形態２における上記可変動弁装置の主に２つのデジタルフィルタの切り換え制御システムを示すブロック図。
【図１８】従来の可変動弁装置を示す断面図。
【図１９】従来の可変動弁装置の主に作動角制御システムを示すブロック図。
【符号の説明】
１２  吸気弁
１３  カム軸
１５  偏心カム（揺動駆動手段）
１６  制御軸
１７  制御カム
１８  ロッカアーム
２０  揺動カム
２５  リンクアーム（揺動駆動手段）
ＣＰＵ  コントロールユニット（制御手段）
１０１  電磁アクチュェータ
１０２  作動角センサ（制御用作動角検出手段）
１０６  回転数センサ（回転数検出手段）
ＢＥＦ１  バンドエリミネーションフィルタ
ＢＥＦ２  バンドエリミネーションフィルタ
ＢＥＦ１０  バンドエリミネーションフィルタ
【図１】
0003983410.tif 000002
【図２】
0003983410.tif 000003
【図３】
0003983410.tif 000004
【図４】
0003983410.tif 000005
【図５】
0003983410.tif 000006
【図６】
0003983410.tif 000007
【図７】
0003983410.tif 000008
【図８】
0003983410.tif 000009
【図９】
0003983410.tif 000010
【図１０】
0003983410.tif 000011
【図１１】
0003983410.tif 000012
【図１２】
0003983410.tif 000013
【図１３】
0003983410.tif 000014
【図１４】
0003983410.tif 000015
【図１５】
0003983410.tif 000016
【図１６】
0003983410.tif 000017
【図１７】
0003983410.tif 000018
【図１８】
0003983410.tif 000019
【図１９】
0003983410.tif 000020