(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの吸気弁の変位量を変化させるための可変動弁装置であって、
前記吸気弁を駆動するための機構を操作して前記吸気弁の変位量を変化させるためのコントロールシャフトと、
前記コントロールシャフトを回転させるモータと、
前記エンジンの回転数及びアクセル開度に応じて前記モータを駆動するモータ駆動手段と、
前記コントロールシャフトの実回転角を検知するコントロールシャフトセンサと、
前記モータの回転角を算出し、その算出した回転角に基づいて前記コントロールシャフトの推定回転角を算出するコントロールシャフト回転角推定手段と、
前記コントロールシャフトセンサが正常か否かを判断するコントロールシャフトセンサ故障検出手段と、
前記コントロールシャフトセンサ故障検出手段により前記コントロールシャフトセンサが正常と判断された場合は前記コントロールシャフトセンサにより検知された実回転角に基づいて、前記コントロールシャフトセンサ故障検出手段により前記コントロールシャフトセンサが異常と判断された場合は前記コントロールシャフト回転角推定手段により算出された推定回転角に基づいて、前記エンジンの燃料噴射量、燃料噴射時期及び点火時期のうち少なくとも１つを制御する燃焼状態調整手段とを備えたことを特徴とする可変動弁装置。
【請求項２】
請求項１に記載の可変動弁装置であって、
前記モータは、複数の磁極センサを有するブラシレスＤＣモータであり、
前記コントロールシャフト回転角推定手段は、前記磁極センサの出力信号に基づいて前記ブラシレスＤＣモータの回転角を算出し、その算出した回転角に基づいて前記コントロールシャフトの推定回転角を算出する、ことを特徴とする可変動弁装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の可変動弁装置であって、
前記コントロールシャフトセンサ故障検出手段は、
前記コントロールシャフトセンサにより検知された実回転角と前記コントロールシャフト回転角推定手段により算出された推定回転角とを比較する比較手段と、
前記比較手段による比較の結果、前記実回転角と前記推定回転角との差が所定値以内の場合に前記コントロールシャフトセンサは正常と判断し、前記実回転角と前記推定回転角との差が所定値以内でない場合に前記コントロールシャフトセンサは異常と判断する判断手段とを含む、ことを特徴とする可変動弁装置。
【請求項４】
請求項１に記載の可変動弁装置であってさらに、
前記コントロールシャフトセンサ故障検出手段により前記コントロールシャフトセンサが異常と判断された場合、前記エンジンの回転数が所定値よりも低いか否かを判断するエンジン回転数判断手段と、
前記エンジン回転数判断手段により前記エンジンの回転数が所定値よりも高いと判断された場合、前記変位量を徐々に減少させる変位量減少手段とを備えたことを特徴とする可変動弁装置。
【請求項５】
請求項４に記載の可変動弁装置であってさらに、
前記変位量減少手段により減少された変位量を最大変位量として保存する最大変位量保存手段を備え、
前記モータ駆動手段は、前記エンジン回転数判断手段により前記エンジンの回転数が所定値よりも低いと判断された場合、前記最大変位量保存手段により保存された最大変位量を超えないように、前記モータを駆動する、ことを特徴とする可変動弁装置。
【請求項６】
請求項４に記載の可変動弁装置であってさらに、
前記エンジンの回転数の減速度が所定値よりも小さいか否かを判断する減速度判断手段と、
前記減速度判断手段により減速度が所定値よりも大きいと判断された場合、前記変位量減少手段により減少させるべき変位量を少なくする減速度緩和手段とを備えたことを特徴とする可変動弁装置。
【請求項７】
エンジンと、
前記エンジンの吸気弁を駆動する吸気弁駆動機構と、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の可変動弁装置とを備えたことを特徴とする自動二輪車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変動弁装置に関し、さらに詳しくは、エンジンの吸気弁の変位量（一般に「リフト量」と呼ばれる。）を変化させるための可変動弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００３−４１９７６号公報（特許文献１）には、制御軸の作動角に応じて内燃機関の吸気バルブのバルブリフト量及びバルブ作動角を連続的に変化させる可変バルブ機構において、制御軸の作動角を検出する装置が記載されている。この装置は、制御軸の作動角に応じた出力を発生する作動角センサを備え、その出力に基づき検出される作動角から吸入空気量を推定するようになっている。
【０００３】
しかしながら、作動角センサ（本発明の「コントロールシャフトセンサ」に相当）が故障すると、吸入空気量の推定が不可能になり、その結果、燃料噴射量等の制御が不可能になるという問題がある。
【０００４】
このような問題を解決するため、吸気管内にエアフローセンサを設け、吸入空気量を検知するという方法がある。しかしながら、エンジンの回転数が高くなると、オーバーラップが大きくなり、吹き返しにより吸入空気量の検知精度が低下するという問題がある。特に、自動二輪車は自動車よりも高回転で運転される機会が多いので、この問題は無視することができない。
【０００５】
また、自動二輪車では自動車に比べて振動が多く、搭載スペースも少ないので、エアフローセンサを設けることは難しい。
【０００６】
また、吸気管内に圧力センサを設け、吸気圧の差を検知して吸入空気量を推定するという方法もある。しかしながら、スロットルバルブのないタイプでは吸気圧の差が生じないので、この方法は採用することができない。また、スロットルバルブのあるタイプでもバルブリフト量が変化すると吸気圧の差も変化するため、正確な吸入空気量の推定が困難であるという問題もある。
【０００７】
また、コントロールシャフトにコントロールシャフトセンサを２つ設けるという方法もあるが、製造コストの増加につながる。
【特許文献１】特開２００３−４１９７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、コントロールシャフトセンサが故障しても燃料噴射量等の制御が可能な可変動弁装置を提供することである。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００９】
本発明による可変動弁装置は、エンジンの吸気弁の変位量を変化させるための可変動弁装置であって、吸気弁を駆動するための機構を操作して吸気弁の変位量を変化させるためのコントロールシャフトと、コントロールシャフトを回転させるモータと、エンジンの回転数及びアクセル開度に応じてモータを駆動するモータ駆動手段と、コントロールシャフトの実回転角を検知するコントロールシャフトセンサと、モータの回転角を算出し、その算出した回転角に基づいてコントロールシャフトの推定回転角を算出するコントロールシャフト回転角推定手段と、コントロールシャフトセンサが正常か否かを判断するコントロールシャフトセンサ故障検出手段と、コントロールシャフトセンサ故障検出手段によりコントロールシャフトセンサが正常と判断された場合はコントロールシャフトセンサにより検知された実回転角に基づいて、コントロールシャフトセンサ故障検出手段によりコントロールシャフトセンサが異常と判断された場合はコントロールシャフト回転角推定手段により算出された推定回転角に基づいて、エンジンの燃料噴射量、燃料噴射時期及び点火時期のうち少なくとも１つを制御する燃焼状態調整手段とを備える。
【００１０】
本発明によれば、コントロールシャフトセンサが異常と判断された場合、コントロールシャフトを回転させるモータの回転角を算出し、その回転角に基づいてコントロールシャフトの推定回転角を算出するようにしているため、コントロールシャフトセンサが故障しても、その推定回転角に基づいて燃料噴射量等を制御することができる。
【００１１】
好ましくは、モータは、複数の磁極センサを有するブラシレスＤＣモータである。コントロールシャフト回転角推定手段は、磁極センサの出力信号に基づいてブラシレスＤＣモータの回転角を算出し、その算出した回転角に基づいてコントロールシャフトの推定回転角を算出する。
【００１２】
この場合、ブラシレスＤＣモータの磁極センサを利用し、その回転角を算出するようにしているため、搭載スペースは少なくてもよい。
【００１３】
好ましくは、コントロールシャフトセンサ故障検出手段は、コントロールシャフトセンサにより検知された実回転角とコントロールシャフト回転角推定手段により算出された推定回転角とを比較する比較手段と、比較手段による比較の結果、実回転角と推定回転角との差が所定値以内の場合にコントロールシャフトセンサは正常と判断し、実回転角と推定回転角との差が所定値以内でない場合にコントロールシャフトセンサは異常と判断する判断手段とを含む。
【００１４】
この場合、コントロールシャフトセンサの故障を検出する手段として大きなハードウェアを追加しなくてもよい。
【００１５】
好ましくは、コントロールシャフトセンサ故障検出手段によりコントロールシャフトセンサが異常と判断された場合、エンジンの回転数が所定値よりも低いか否かを判断するエンジン回転数判断手段と、エンジン回転数判断手段によりエンジンの回転数が所定値よりも高いと判断された場合、変位量を徐々に減少させる変位量減少手段とを備える。
【００１６】
この場合、エンジンの回転数が徐々に低くなり、これに応じて速度が徐々に低下するので、運転者はコントロールシャフトセンサに故障が起きたことを認識することができる。
【００１７】
好ましくは、可変動弁装置はさらに、変位量減少手段により減少された変位量を最大変位量として保存する最大変位量保存手段を備える。モータ駆動手段は、エンジン回転数判断手段によりエンジンの回転数が所定値よりも低いと判断された場合、最大変位量保存手段により保存された最大変位量を超えないように、モータを駆動する。
【００１８】
この場合、低下した速度のまま運転を継続することができる。
【００１９】
好ましくは、可変動弁装置はさらに、エンジンの回転数の減速度が所定値よりも小さいか否かを判断する減速度判断手段と、減速度判断手段により減速度が所定値よりも大きいと判断された場合、変位量減少手段により減少させるべき変位量を少なくする減速度緩和手段とを備える。
【００２０】
この場合、エンジンの回転数を徐々に低くし、これに応じて速度を徐々に低下させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００２２】
（１）自動二輪車の全体構成
図１を参照して、本発明の実施の形態による可変動弁装置を備えた自動二輪車１００はメインフレーム１を備える。メインフレーム１の前端部には、ヘッドパイプ２が設けられる。ヘッドパイプ２にフロントフォーク３が回動可能に設けられる。フロントフォーク３の下端に前輪４が回転可能に支持される。フロントフォーク３の上端にはハンドル５が取り付けられる。
【００２３】
メインフレーム１の前方及び側方を覆うようにカウル６が設けられる。メインフレーム１の中央部には、４気筒エンジン（以下、単に「エンジン」と略記する。）７が設けられる。エンジン７の上方には、エアクリーナボックス８が設けられる。エアクリーナボックス８とエンジン７の吸気ポート９とを接続するように、吸気管１０が設けられる。
【００２４】
自動二輪車１００の前部には、エアクリーナボックス８と外部とを連通させる吸気通路１１がカウル６に覆われるように設けられる。吸気通路１１の一端は、カウル６の前面において開口している。自動二輪車１００の外部の空気は、吸気通路１１、エアクリーナボックス８及び吸気管１０を介してエンジン７に吸入される。
【００２５】
エンジン７の排気ポート１２には、排気管１３の一端が接続される。排気管１３の他端は、マフラ装置１４に接続される。エンジン７において混合機の燃焼により発生した既燃ガスは、排気管１３及びマフラ装置１４を介して外部に排出される。
【００２６】
エンジン７の上部には、シート１５が設けられる。シート１５の下部には、自動二輪車１００の各部の動作を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit；電子制御ユニット）１６が設けられる。ＥＣＵ１６の詳細は後述する。エンジン７の後方に延びるように、メインフレーム１にリアアーム１７が接続される。リアアーム１７は、後輪１８及び後輪ドリブンスプロケット１９を回転可能に保持する。後輪ドリブンスプロケット１９には、チェーン２０が取り付けられる。エンジン７により発生された動力は、チェーン２０を介して後輪ドリブンスプロケット１９に伝達される。これにより、後輪１８が回転する。
【００２７】
（２）エンジンの構成
図２を参照して、エアクリーナボックス８内において一端開口２９の近傍には、エアクリーナエレメント３０が設けられる。エアクリーナエレメント３０は、空気流通ボックス２７からエアクリーナボックス８内に流入する空気に含まれる塵埃等を取り除く。
【００２８】
エアクリーナボックス８の他端開口３１には、吸気管１０の一端部が接続される。吸気管１０の他端部は、エンジン７の吸気ポート９の上流側の開口に接続される。吸気管１０には、エンジン７に燃料を供給するためのインジェクタ３２が設けられる。
【００２９】
エンジン７は、シリンダ３３、ピストン３４、点火プラグ３６、シリンダヘッド３７、吸気弁３５１、排気弁３５２、吸気弁駆動機構３５３、及び排気弁駆動機構３５４を備える。吸気弁３５１及び排気弁３５２は、吸気弁駆動機構３５３及び排気弁駆動機構３５４によりそれぞれ駆動される。
【００３０】
なお、図示していないが、エンジン７は、４つのシリンダ３３を有する。ピストン３４、点火プラグ３６、シリンダヘッド３７、吸気弁３５１、排気弁３５２、吸気弁駆動機構３５３及び排気弁駆動機構３５４は、シリンダ３３ごとに設けられる。
【００３１】
吸気弁駆動機構３５３には、エンジン７の回転数及びアクセル開度に応じて吸気弁３５１の変位量（リフト量）を連続的に変化させるための可変動弁装置３５が設けられる。可変動弁装置３５は、コントロールシャフト５７、コントロールシャフトセンサ（図示せず）、及びモータ３５５を含む。吸気弁駆動機構３５３には、コントロールシャフト５７及びウォームホイール３５６が連結される。モータ３５５は、ウォームが形成された回転軸３５７を有する。回転軸３５７のウォーム及びウォームホイール３５６はウォームギヤ機構を構成する。モータ３５５により発生される回転力は、回転軸３５７、ウォームホイール３５６及びコントロールシャフト５７を介して吸気弁駆動機構３５３に伝達される。これにより、吸気弁駆動機構３５３の状態が調整され、吸気弁３５１のリフト量が調整される。詳細は後述する。
【００３２】
以上のような構成により、外部の空気が空気流通ボックス２７、エアクリーナボックス８及び吸気管１０を介してエンジン７のシリンダ３３内に吸入される。シリンダ３３内に吸入された空気は、インジェクタ３２から噴射された燃料と混合された後、点火プラグ３６により点火される。これにより、エンジン７において動力が発生される。
【００３３】
（３）可変動弁装置の構成
以下、可変動弁装置３５について説明する。
【００３４】
図３は、吸気弁駆動機構３５３を示す斜視図であり、図４及び図５は、吸気弁駆動機構３５３を示す側面図である。なお、図４（ａ）及び図５（ａ）は、１サイクルのうちで吸気弁３５１のリフト量が最小となったとき、すなわち吸気弁３５１により吸気ポート９の開口端９ａが閉じられているときの吸気弁駆動機構３５３の状態を示している。また、図４（ｂ）及び図５（ｂ）は、１サイクルのうちで吸気弁３５１のリフト量が最大となったときの吸気弁駆動機構３５３の状態を示している。
【００３５】
また、図４は、可変動弁装置３５が吸気弁３５１のリフト量を最も大きくした場合の吸気弁駆動機構３５３の状態を示し、図５は、可変動弁装置３５が吸気弁３５１のリフト量を最も小さくした場合の吸気弁駆動機構３５３の状態を示している。
【００３６】
図３〜図５に示すように、吸気弁駆動機構３５３は、ローテーションカム５２、スウィングカム５３、固定シャフト５４、リターンスプリング５５、コントロールアーム５６、及びロッカーアーム５８を含む。ローテーションカム５２は、カムシャフト５１に固定される。また、吸気弁３５１には、バルブスプリング５９が設けられる。
【００３７】
なお、吸気弁駆動機構３５３は、吸気弁３５１ごとに設けられている。したがって、本実施の形態においては、エンジン７には、吸気弁３５１と同数の吸気弁駆動機構３５３が設けられている。各吸気弁駆動機構３５３のローテーションカム５２は、共通する１つのカムシャフト５１に固定されている。
【００３８】
スウィングカム５３の一端には、カム部５３１が設けられる。カム部５３１には、リフト面３１１及びベース円面３１２が設けられる。スウィングカム５３の略中央部には、ローラ５３２が回転可能に取り付けられる。スウィングカム５３の他端部は、固定シャフト５４に回転可能に取り付けられる。固定シャフト５４は、シリンダヘッド３７（図２）に固定される。
【００３９】
リターンスプリング５５は、シリンダヘッド３７及びスウィングカム５３に取り付けられる。リターンスプリング５５は、スウィングカム５３を、固定シャフト５４を回転中心とする一の回転方向に付勢している。これにより、ローラ５３２の外周面とローテーションカム５２の外周面とが当接される。
【００４０】
コントロールアーム５６の一端部には、ローラ５６１が回転可能に設けられる。また、コントロールアーム５６の他端には、断面略Ｕ字状のシャフト保持部５６２が形成される。図４及び図５に示すように、シャフト保持部５６２の先端部には、規制部材５６３が取り付けられる。
【００４１】
図３〜図５に示すように、ロッカーアーム５８は、底面部５８１及び側面部５８２,５８３を含む。底面部５８１の一端には、下方に向かって突出する押下部５８４が設けられる。押下部５８４の下端は、吸気弁３５１の上端に当接している。底面部５８１の上面の一端側には、ローラ受け面５８５が設けられる。コントロールアーム５６のローラ５６１は、スウィングカム５３のカム部５３１とロッカーアーム５８のローラ受け面５８５とに挟まれるように設けられる。
【００４２】
シャフト保持部５６２及び側面部５８２,５８３は、コントロールシャフト５７を保持する。なお、本実施の形態においては、共通する１つのコントロールシャフト５７が、各吸気弁駆動機構３５３のシャフト保持部５６２及び側面部５８２,５８３により保持されている。
【００４３】
バルブスプリング５９は、吸気弁３５１を軸方向に沿った上方に付勢している。これにより、吸気弁３５１の上端と押下部５８４の下端とが当接される。
【００４４】
図６は、コントロールシャフト５７を示す概略斜視図である。図６に示すように、コントロールシャフト５７は、一体的に設けられる径大部５７１及び径小部５７２を有する。径小部５７２は、径大部５７１の軸心に対して偏心して設けられる。径大部５７１は、図３〜図５の側面部５８２,５８３により回転可能に保持され、径小部５７２は、図３〜図５のシャフト保持部５６２及び規制部材５６３により回転可能に保持される。径大部５７１の所定の位置にウォームホイール３５６が固定される。
【００４５】
以上のような構成により、エンジン７（図５）のクランクシャフト（図示せず）の回転力は、チェーン（図示せず）を介して図３〜図５のカムシャフト５１に伝達される。これにより、ローテーションカム５２がカムシャフト５１を回転軸として回転する。
【００４６】
ローテーションカム５２が回転することにより、スウィングカム５３が固定シャフト５４を揺動中心として揺動する。スウィングカム５３が回動することにより、スウィングカム５３のカム部５３１が揺動する。これにより、ローラ５６１が上下動し、コントロールアーム５６が径小部５７２を揺動中心として揺動する。
【００４７】
コントロールアーム５６が揺動することにより、ロッカーアーム５８が径大部５７１,５７２を揺動中心として揺動する。ロッカーアーム５８が揺動することにより、押下部５８４が上下動する。これにより、吸気弁３５１が上下動される。その結果、吸気弁３５１による開口端９ａの開閉が行われる。
【００４８】
（４）吸気弁のリフト量の調整
以下、吸気弁３５１のリフト量の調整方法について説明する。
【００４９】
本実施の形態においては、モータ３５５（図２）の回転軸３５７（図６）が回転することにより、ウォームホイール３５６（図６）が回転し、コントロールシャフト５７が回転する。このとき、径小部５７２（図６）は、径大部５７１（図６）の軸心を中心とする円周上を移動する。
【００５０】
図４に示すように、径小部５７２がカムシャフト５１に最も近づく位置にある場合には、接触点Ａは、リフト面３１１及びベース円面３１２の境界部とリフト面３１１の先端近傍との間を移動する。
【００５１】
また、図５に示すように、径小部５７２がカムシャフト５１から最も離れた位置にある場合には、接触点Ａは、ベース円面３１２の先端近傍とリフト面３１１の後端側（ベース円面３１２側）の所定位置（カム部５３１の略中央部）との間を移動する。すなわち、本実施の形態においては、径小部５７２の位置を変えることにより、接触点Ａの移動範囲を調整することができる。
【００５２】
ここで、ベース円面３１２は、固定シャフト５４の軸心を中心とする一の円周上に形成されている。したがって、接触点Ａがベース円面３１２上を移動する場合には、ローラ５６１は上下動されない。
【００５３】
一方、リフト面３１１は、固定シャフト５４の軸心からの距離が先端に向かって大きくなるように形成されている。したがって、接触点Ａがリフト面３１１上を移動する場合には、接触点Ａがリフト面３１１の先端に近づくにつれて、カム部５３１によるローラ５６１の下方への押し込み量が大きくなる。
【００５４】
そのため、図４に示すように、接触点Ａがリフト面３１１とベース円面３１２との境界部からリフト面３１１の先端近傍へと移動する場合には、ローラ５６１の上下方向の移動距離Ｌ１は十分に大きくなる。それに伴い、ロッカーアーム５８の押下部５８４の上下方向の移動距離Ｌ２も十分に大きくなり、吸気弁３５１のリフト量が大きくなる。
【００５５】
一方、図５に示すように、接触点Ａがベース円面３１２の先端近傍からリフト面３１１の後端側の所定位置へと移動する場合には、ローラ５６１の上下方向の移動距離Ｌ１は小さくなる。それに伴い、押下部５８４の上下方向の移動距離Ｌ２も小さくなり、吸気弁３５１のリフト量が小さくなる。
【００５６】
以上のように、本実施の形態においては、モータ３５５（図２）により径小部５７２の位置を調整し、接触点Ａの移動範囲を調整することにより、吸気弁３５１のリフト量を調整することができる。詳細には、吸気弁３５１のリフト量が大きくされる場合には、接触点Ａの移動範囲がリフト面３１１の先端側に移動するようにモータ３５５が駆動される。また、吸気弁３５１のリフト量が小さくされる場合には、接触点Ａの移動範囲がベース円面３１２の先端側に移動するようにモータ３５５が駆動される。
【００５７】
したがって、本実施の形態においては、モータ３５５を制御することにより、エンジン７内に吸入される空気量を容易に調整することができる。その結果、種々の条件に応じてエンジン７の出力を容易に調整することが可能となる。
【００５８】
（５）ブラシレスＤＣモータの採用
本実施の形態においては、モータ３５５に周知のブラシレスＤＣモータが採用されている。図７を参照して、ブラシレスＤＣモータ３５５は一般に、円筒状の筐体３７０、回転軸３５７、永久磁石からなる回転子３７１、駆動コイルからなる固定子（図示せず）、及び磁極センサＨＵ，ＨＶ，ＨＷを備える。回転子３７１は回転軸３５７とともに筐体３７０に回転可能に支持される。このブラシレスＤＣモータ３５５はＵ相、Ｖ相及びＷ相の３相を有し、回転子３７１は３つの永久磁石からなり、６つの磁極３７２を有する。磁極３７２は６０度ごとに配置される。Ｎ極及びＳ極は交互に配置される。回転子３７１の周りには３つの磁極センサＨＵ，ＨＶ，ＨＷが設けられる。磁極センサＨＵ，ＨＶ，ＨＷは３０度ごとに配置される。ブラシレスＤＣモータ３５５では、磁極センサＨＵ，ＨＶ，ＨＷが回転子３７１の位置（回転角度）を検知し、これに応じて固定子が３相の回転磁界を形成する。これにより、回転子３７１が回転する。
【００５９】
回転子３７１が１回転（３６０度）すると、磁極センサＨＵ，ＨＶ，ＨＷは図８に示した波形の信号を出力する。この信号は、次の表１に示すように、１２０度ごとに６つの磁極パルスパターンＰ１〜Ｐ６を有する。磁極パルスパターンを２進数及び１０進数で表すと、Ｐ１＝００１＝１、Ｐ２＝０１１＝３、Ｐ３＝０１０＝２、Ｐ４＝１１０＝６、Ｐ５＝１００＝４、Ｐ６＝１０１＝５となる。
【表１】
0004932747.tif 000002
【００６０】
モータ３５５が時計回り（ＣＷ）に回転する場合、磁極パルスパターンはＰ１→Ｐ２→Ｐ３→Ｐ４→Ｐ５→Ｐ６の順に変化する。一方、モータ３５５が反時計回り（ＣＣＷ）に回転する場合、磁極パルスパターンはＰ６→Ｐ５→Ｐ４→Ｐ３→Ｐ２→Ｐ１の順に変化する。
【００６１】
（６）ＥＣＵによるエンジンの出力調整
以下、ＥＣＵ１６によるエンジン７の出力制御について説明する。
【００６２】
ＥＣＵ１６は、上述した方法（径小部５７２の位置調整）によるエンジン７の出力調整を行うとともに、コントロールシャフトセンサ１５１が故障した場合におけるバックアップ運転の制御を行う。
【００６３】
図９は、エンジン７の出力調整を行う制御システムの構成を示すブロック図である。図９に示すように、本実施の形態に係る制御システム１０００は、コントロールシャフトセンサ１５１、磁極センサ１５２（図７のＨＵ，ＨＶ，ＨＷ）、アクセル開度センサ１５３、エンジン速度センサ１５４、水温センサ１５５、大気圧センサ１５６、吸気温センサ１５７、酸素センサ１５８、ＥＣＵ１６、ブラシレスＤＣモータ３５５、インジェクタ３２及び点火プラグ３６を含む。
【００６４】
ＥＣＵ１６は、目標リフト量演算部１６２、補正部１６３、モータ駆動部１６５、バックアップ運転制御部１６６、及び燃焼状態調整部１６４を含む。
【００６５】
コントロールシャフトセンサ１５１は、コントロールシャフト５７の基準位置（たとえば吸気弁３５１のリフト量が最小となるときのコントロールシャフト５７の位置）からの回転角を検知し、バックアップ運転制御部１６６に与える。磁極センサ１５２は、回転子３７１の磁極３７２を検知し、図８に示した出力信号をバックアップ運転制御部１６６に与える。アクセル開度センサ１５３は、ハンドル５（図１）に設けられるアクセルグリップ（図示せず）の開度（アクセル開度）を検知し、目標リフト量演算部１６２に与える。エンジン速度センサ１５４は、エンジン７（図１）の回転数を検知し、目標リフト量演算部１６２、バックアップ運転制御部１６６、モータ駆動部１６５、及び燃焼状態調整部１６４に与える。水温センサ１５５は、エンジン７の冷却水の温度を検知し、補正部１６３及び燃焼状態調整部１６４に与える。大気圧センサ１５６は、大気圧を検知し、補正部１６３及び燃焼状態調整部１６４に与える。吸気温センサ１５７は、エンジン７（図１）に吸入される空気の温度を検知し、補正部１６３及び燃焼状態調整部１６４に与える。酸素センサ１５８は、エンジン７から排出される排気ガスの酸素濃度を検知し、補正部１６３及び燃焼状態調整部１６４に与える。
【００６６】
目標リフト量演算部１６２は記憶部（図示せず）を含む。その記憶部には、アクセル開度、エンジンの回転数及び吸気弁３５１のリフト量の関係を示すマップ情報があらかじめ記憶されている。目標リフト量演算部１６２は、アクセル開度センサ１５３の出力、エンジン速度センサ１５４の出力及び記憶部に記憶されたマップ情報に基づいて、吸気弁３５１のリフト量を算出する。以下、目標リフト量演算部１６２により算出されるリフト量を目標リフト量と称する。
【００６７】
補正部１６３は、水温センサ１５５、大気圧センサ１５６、吸気温センサ１５７及び他の種々のセンサの出力に基づいて、目標リフト量を補正する。
【００６８】
バックアップ運転制御部１６６は、磁極センサ１５２の出力信号に基づいてブラシレスＤＣモータ３５５の回転角を算出し、その算出した回転角に基づいてコントロールシャフト５７の推定回転角を算出し、図示しない記憶部に記憶する。バックアップ運転制御部１６６はまた、コントロールシャフトセンサ１５１が正常か否かを判断する。バックアップ運転制御部１６６は具体的には、コントロールシャフトセンサ１５１により検知された実回転角と上記記憶部に記憶されている推定回転角とを比較し、その結果、実回転角と推定回転角との差が所定値以内の場合にコントロールシャフトセンサ１５１は正常と判断し、実回転角と推定回転角との差が所定値以内でない場合にコントロールシャフトセンサ１５１は異常と判断する。バックアップ運転制御部１６６は、コントロールシャフトセンサ１５１が正常と判断した後は上記実回転角をモータ駆動部１６５に与え、コントロールシャフトセンサ１５１が異常と判断した後は上記推定回転角をモータ駆動部に与える。
モータ駆動部１６５は、補正された目標リフト量で吸気弁３５１が駆動されるように、目標リフト量と実回転角又は推定回転角とに基づいてモータ３５５に指令値を与える。これにより、モータ３５５が駆動され、径小部５７２（図６）が所定の位置に移動される。その結果、吸気弁３５１が目標リフト量で駆動される。
【００６９】
燃焼状態調整部１６４は、バックアップ運転制御部１６６から与えられるコントロールシャフトの実回転角又は推定回転角と、水温センサ１５５、大気圧センサ１５６、吸気温センサ１５７、酸素センサ１５８、及び他の種々のセンサの出力とに基づいて、インジェクタ３２から噴射される燃料の噴射量及び噴射時期、及び点火プラグ３６による混合気の点火時期を決定する。そして、燃焼状態調整部１６４は、上記決定した噴射量及び噴射時期に基づいてインジェクタ３２による燃料の噴射を制御するとともに、上記決定した点火時期に基づいて点火プラグ３６による混合気の点火を制御する。
【００７０】
以下、ＥＣＵ１６の制御動作について詳細に説明する。
【００７１】
図１０を参照して、まず、バックアップ運転制御部１６６はコントロールシャフト５７の推定回転角を読み込む（Ｓ１）。ここで読み込まれる推定回転角は、後述するステップＳ１０６で算出され、保存されたもので、前回のエンジン停止直前における推定回転角である。自動二輪車１００の製造後、初めてエンジンが始動された場合、推定回転角は保存されていないので、あらかじめ定められた推定回転角を読み込む。
【００７２】
次に、目標リフト量演算部１６２は、エンジン速度センサ１５４の出力に基づいてエンジン７が作動しているか否かを判断する（Ｓ２）。エンジン７が作動している場合（Ｓ２でＹＥＳ）、目標リフト量演算部１６２は、アクセル開度センサ１５３及びエンジン速度センサ１５４の出力並びに記憶部に記憶されているマップ情報に基づいて、吸気弁３５１の目標リフト量を算出する（Ｓ３）。エンジン７が作動していない場合（Ｓ２でＮＯ）、目標リフト量演算部１６２は、エンジン７が作動するまで待機する。
【００７３】
次に、補正部１６３は、水温センサ１５５、大気圧センサ１５６及び吸気温センサ１５７の出力に基づいて、ステップＳ３で算出した目標リフト量を補正する（Ｓ４）。
【００７４】
次に、バックアップ運転制御部１６６は、コントロールシャフトセンサ１５１からコントロールシャフト５７の実回転角を取得する（Ｓ５）。
【００７５】
次に、バックアップ運転制御部１６６は、あらかじめ定められたコントロールシャフトセンサ故障検出処理を実行し（Ｓ６）、コントロールシャフトセンサ１５１が正常か否かを判断する（Ｓ７）。コントロールシャフトセンサ故障検出処理の詳細は後述する。
【００７６】
コントロールシャフトセンサ１５１が正常な場合（Ｓ７でＹＥＳ）、バックアップ運転制御部１６６はステップＳ５で取得した実回転角をモータ駆動部１６５に与える。モータ駆動部１６５は、ステップＳ４で補正された目標リフト量で吸気弁３５１が駆動されるように、実回転角に基づいてモータ３５５に対する指令値を生成する（Ｓ８）。すなわち、現在の実回転角からどれだけコントロールシャフト５７を回転させれば吸気弁３５１が目標リフト量で駆動されるかを算出する。コントロールシャフトセンサ１５１が異常な場合（Ｓ７でＮＯ）の処理は後述する。
【００７７】
モータ駆動部１６５は、ステップＳ８で生成した指令値に基づいてモータ３５５を駆動する（Ｓ９）。
【００７８】
次に、バックアップ運転制御部１６６は、あらかじめ定められたコントロールシャフト回転角推定処理を実行する（Ｓ１０）。すなわち、磁極センサ１５２の出力に基づいてコントロールシャフト５７の推定回転角を算出する。詳細は後述する。
【００７９】
次に、燃焼状態調整部１６４は、コントロールシャフトセンサ１５１で検知されたコントロールシャフト５７の実回転角（コントロールシャフトセンサ１５１が正常な場合）又はステップＳ１０で算出されたコントロールシャフト５７の推定回転角（コントロールシャフトセンサ１５１が異常な場合）及びエンジン速度センサ１５４で検知されたエンジン７の回転数に基づいて、エンジン７の４つのシリンダ３３内に吸入される空気の量をそれぞれ算出する（Ｓ１１）。
【００８０】
次に、燃焼状態調整部１６４は、ステップＳ１１で算出した各シリンダ３３の吸入空気量、並びに水温センサ１５５、大気圧センサ１５６、吸気温センサ１５７、酸素センサ１５８、及び他のセンサの出力に基づいて、インジェクタ３２から噴射されるべき燃料の噴射量、噴射時期及び点火プラグ３６による混合気の点火時期を決定する（Ｓ１２）。
【００８１】
最後に、燃焼状態調整部１６４は、ステップＳ９で決定した燃料噴射量及び燃料噴射時期に基づいてインジェクタ３２による燃料噴射を制御するとともに、ステップＳ９で決定した点火時期に基づいて点火プラグ３６による混合気の点火を制御する（Ｓ１３）。その後、ＥＣＵ１６はステップＳ２に戻る。
【００８２】
（７）コントロールシャフトセンサ故障検出処理
以下、ステップＳ６のコントロールシャフトセンサ故障検出処理を詳細に説明する。
【００８３】
図１１を参照して、まず、バックアップ運転制御部１６６は、ステップＳ５で取得したコントロールシャフト５７の実回転角と、ステップＳ１０で算出したコントロールシャフト５７の推定回転角とを比較する（Ｓ６１）。ただし、エンジン７の作動直後は、コントロールシャフト５７の推定回転角がまだ算出されていないので、代わりに、ステップＳ１で読み込んだ推定回転角を用いる。
【００８４】
比較の結果、バックアップ運転制御部１６６は、実回転角と推定回転角との差が所定値以内か否かを判断する（Ｓ６２）。差が所定値以内でない場合（Ｓ６２でＮＯ）、バックアップ運転制御部１６６は、コントロールシャフトセンサ１５１は機構の固着、脱落などの異常（故障）と判断する（Ｓ６３）。
【００８５】
一方、差が所定値以内の場合（Ｓ６２でＹＥＳ）、バックアップ運転制御部１６６は、コントロールシャフトセンサ１５１は正常と判断する（Ｓ６４）。
【００８６】
（８）コントロールシャフト回転角推定処理
以下、ステップＳ１０のコントロールシャフト回転角推定処理を詳細に説明する。
【００８７】
図１２を参照して、まず、バックアップ運転制御部１６６は、磁極センサ１５２から磁極パルスパターンＰ１〜Ｐ６を取得する（Ｓ１０１）。磁極センサ１５２の出力信号及びそれに対応する磁極パルスパターンの一例を図１３に示す。本例では、モータ３５５は時計回りに回転しているので、磁極パルスパターンはＰ１→Ｐ２→Ｐ３→Ｐ４→Ｐ５→Ｐ６の順に繰り返し変化している。
【００８８】
バックアップ運転制御部１６６は、このような磁極パルスパターンＰ１〜Ｐ６の変化を検出すると（Ｓ１０２でＹＥＳ）、回転角カウンタ（モータ３５５の回転角を数えるために設定された変数）をインクリメント又はデクリメントする（Ｓ１０３）。具体的には、磁極パルスパターンＰ１〜Ｐ６が時計回りの方向に変化したとき、回転角カウンタをインクリメントし、磁極パルスパターンＰ１〜Ｐ６が反時計回りの方向に変化したとき、回転角カウンタをデクリメントする。モータ３５５が時計回りに回転している場合、回転角カウンタの値は図１４に示すように１つずつ増える。この図１４に示した例では、スロットルが全閉の場合に回転角カウンタに初期値「０」を設定している。ただし、図１５に示した例のように、スロットルが半開の場合に回転角カウンタに初期値「０」を設定してもよい。
【００８９】
次に、バックアップ運転制御部１６６は、回転角カウンタの値に基づいてモータ３５５の回転角を算出する（Ｓ１０４）。図８に示したように、１２０度ごとに６つの磁極パルスパターンＰ１〜Ｐ６があるので、１つの磁極パルスパターンでモータ３５５は２０度回転することになる。したがって、モータ３５５の回転角は次の式（１）で算出される。
モータの回転角＝２０度×カウント値（１）
【００９０】
次に、バックアップ運転制御部１６６は、現在取得している磁極パルスパターンを記憶部に保存する（Ｓ１０５）。ここで保存した磁極パルスパターンは、次回ステップＳ１０２で磁極パルスパターンに変化があったか否かを判断し、かつ、変化があった場合にモータ３５５の回転方向が時計回りか反時計回りかを判断するために用いられる。
【００９１】
最後に、バックアップ運転制御部１６６は、モータ３５５の回転角に基づいてコントロールシャフト５７の推定回転角を算出する（Ｓ１０６）。モータ３５５の回転軸３５７とコントロールシャフト５７とのウォームギヤ比が２：４９の場合、１つの磁極パルスパターンでコントロールシャフト５７は約０．８２度（＝２０度×（２／４９）回転する。したがって、コントロールシャフト５７の推定回転角は次の式（２）で算出される。
コントロールシャフトの推定回転角＝０．８２度×カウント値＋前回推定回転角（２）
【００９２】
ここで、前回推定回転角としてバックアップ運転制御部１６６の記憶部に記憶されている推定回転角を用いる。コントロールシャフト５７の推定回転角が算出されると、算出した値をバックアップ運転制御部１６６の記憶部に上書きする。
【００９３】
（９）コントロールシャフトセンサが異常な場合の処理
以下、コントロールシャフトセンサ１５１が異常な場合の処理について説明する。
【００９４】
図１６を参照して、バックアップ運転制御部１６６は、エンジン速度センサ１５４の出力に基づいてエンジン７の回転数が所定値（たとえば３０００ｒｐｍ）よりも低いか否かを判断する（Ｓ１４）。この所定値は、バックアップ運転制御部１６６の記憶部（図示せず）にあらかじめ保存されている。
【００９５】
エンジン７の回転数が所定値よりも低い場合（Ｓ１４でＹＥＳ）、バックアップ運転制御部１６６は、最大リフト量がその記憶部に保存されているか否かを判断する（Ｓ１５）。この最大リフト量は、後述するステップＳ２２（図１７）で保存されるもので、バックアップ運転時に許容されるリフト量の最大値である。
【００９６】
最大リフト量が保存されている場合（Ｓ１５でＹＥＳ）、バックアップ運転制御部１６６は当該最大リフト量とコントロールシャフト５７の推定回転角とをモータ駆動部１６５に与える。モータ駆動部１６５は、その最大リフト量と補正部１６３から与えられた目標リフト量とを比較し、どちらか小さい方と推定回転角とに基づいて、ブラシレスＤＣモータ３５５に対する指令値を生成する（Ｓ１６）。すなわち、モータ駆動部１６５は最大リフト量を超えない範囲でブラシレスＤＣモータ３５５に対する指令値を生成する。一方、最大リフト量が保存されていない場合（Ｓ１５でＮＯ）、バックアップ運転制御部１６６はコントロールシャフト５７の推定回転角をモータ駆動部１６５に与える。モータ駆動部１６５は、補正部１６３から与えられた目標リフト量と推定回転角とに基づいて、ブラシレスＤＣモータ３５５に対する指令値を生成する（Ｓ１７）。指令値の生成後、ＥＣＵ１６はステップＳ９（図１０）に移る。
【００９７】
一方、エンジン７の回転数が所定値よりも高い場合（Ｓ１４でＮＯ）、図１７を参照して、バックアップ運転制御部１６６はコントロールシャフト５７の推定回転角をモータ駆動部１６５に与える。モータ駆動部１６５は、推定回転角と補正部１６３から与えられる目標リフト量とに基づいてブラシレスＤＣモータ３５５に対する指令値を生成するとともに、推定回転角に基づいてリフト量が所定の減速度（負の加速度で、たとえば−１．０ｍｍ／ｓ２）で減少するようにブラシレスＤＣモータ３５５に対する指令値を生成する。そして、モータ駆動部１６５は、生成された２つの指令値のうち、リフト量の減少度合いの多い方の指令値に基づいてブラシレスＤＣモータ３５５を駆動する（Ｓ１９）。すなわち、モータ駆動部１６５は、リフト量が所定の減速度以下で減少するようにブラシレスＤＣモータ３５５を駆動する。この所定の減速度は、モータ駆動部１６５の記憶部（図示せず）にあらかじめ保存されている。これにより、エンジン７の回転数は徐々に低くなり、これに応じて自動二輪車１００の速度も徐々に下がるので、運転者は、コントロールシャフトセンサ１５１に故障が起きたことを認識することができる。
【００９８】
次に、モータ駆動部１６５は、エンジン速度センサ１５４で検知されたエンジン７の回転数の減速度が所定値（たとえば−１０００ｒｐｍ／ｓ）以下か否かを判断する（Ｓ２０）。この所定値は、モータ駆動部１６５の記憶部（図示せず）に保存されている。
【００９９】
エンジン７の回転数の減速度が所定値を超えている場合（Ｓ２０でＮＯ）、モータ駆動部１６５は、ステップＳ１９で減少させるリフト量を（たとえば−０．５ｍｍ）少なくする（Ｓ２１）。これにより、自動二輪車１００の速度を緩やかに下げることができる。
【０１００】
最後に、バックアップ運転制御部１６６は、現在のリフト量を最大リフト量として記憶部（図示せず）に保存する（Ｓ２２）。その後、ＥＣＵ１６はステップＳ１６（図１６）に移る。
【０１０１】
なお、図９に示した目標リフト量演算部１６２、補正部１６３、燃焼状態調整部１６４、及びバックアップ運転制御部１６６はＣＰＵ（中央演算処理装置）及びプログラムにより実現されてもよく、これらの一部又は全てが電子回路等のハードウェアにより実現されてもよい。
【０１０２】
以上、本発明の実施の形態によれば、コントロールシャフトセンサ１５１が異常と判断された場合、ブラシレスＤＣモータ３５５の回転角をその磁極センサ１５２で検知し、その回転角に基づいてコントロールシャフト５７の推定回転角を算出するようにしているため、コントロールシャフトセンサ１５１が故障しても、その推定回転角に基づいて燃料噴射量等を制御することができる。
【０１０３】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明の実施の形態による可変動弁装置を備えた自動二輪車の外観構成を示す側面図である。
【図２】図１に示した自動二輪車の吸気系及びエンジン周りを示す縦断面図である。
【図３】図２中の可変動弁装置付き吸気弁駆動機構の一部を示す斜視図である。
【図４】吸気弁のリフト量が最も大きくなる場合の可変動弁装置付き吸気弁駆動機構の状態を示し、（ａ）は全閉の状態を示し、（ｂ）は全開の状態を示す。
【図５】吸気弁のリフト量が最も小さくなる場合の可変動弁装置付き吸気弁駆動機構の状態を示し、（ａ）は全閉の状態を示し、（ｂ）は全開の状態を示す。
【図６】図２及び図３中のコントロールシャフトの外観構成を示す斜視図である。
【図７】図２中のブラシレスＤＣモータの構成を示す横断面図である。
【図８】図７中の磁極センサの出力信号を示すタイミング図である。
【図９】図１中のＥＣＵ及びその周辺の構成を示す機能ブロック図である。
【図１０】図９に示したＥＣＵの動作を示すフロー図である。
【図１１】図１０中のコントロールシャフトセンサ故障検出処理を示すフロー図である。
【図１２】図１０中のコントロールシャフト回転角推定処理を示すフロー図である。
【図１３】図１２に示したコントロールシャフト回転角推定処理で検出される磁極センサの出力信号及びその磁極パルスパターンの一例を示すタイミング図である。
【図１４】図１２に示したコントロールシャフト回転角推定処理において回転角カウンタで数えられるカウント値の一例を示すタイミング図である。
【図１５】図１２に示したコントロールシャフト回転角推定処理において回転角カウンタで数えられるカウント値の他の例を示すタイミング図である。
【図１６】図１０に示したＥＣＵの動作中においてコントロールシャフトセンサの故障を検出した場合の処理を示すフロー図である。
【図１７】図１６に示した処理中においてエンジンの回転数が所定値よりも高い場合の処理を示すフロー図である。
【符号の説明】
【０１０５】
７  エンジン
３５  可変動弁装置
１００  自動二輪車
１５１  コントロールシャフトセンサ
１５２，ＨＵ，ＨＶ，ＨＷ  磁極センサ
１５３  アクセル開度センサ
１５４  エンジン速度センサ
１６２  目標リフト量演算部
１６４  燃焼状態調整部
１６５  モータ駆動部
１６６  バックアップ運転制御部
３５１  吸気弁
３５３  吸気弁駆動機構
３５５  ブラシレスＤＣモータ
３５６  ウォームホイール
３５７  回転軸
３７２  磁極
【図１】
0004932747.tif 000003
【図２】
0004932747.tif 000004
【図３】
0004932747.tif 000005
【図４】
0004932747.tif 000006
【図５】
0004932747.tif 000007
【図６】
0004932747.tif 000008
【図７】
0004932747.tif 000009
【図８】
0004932747.tif 000010
【図９】
0004932747.tif 000011
【図１０】
0004932747.tif 000012
【図１１】
0004932747.tif 000013
【図１２】
0004932747.tif 000014
【図１３】
0004932747.tif 000015
【図１４】
0004932747.tif 000016
【図１５】
0004932747.tif 000017
【図１６】
0004932747.tif 000018
【図１７】
0004932747.tif 000019