(57)【要約】【課題】電動アクチュエータの過熱を抑えるために同電動アクチュエータの駆動速度を制限するに際し、その制限の実行が機関運転状態に与える影響を極力抑えることのできる可変動弁機構の制御装置を提供する。【解決手段】可変動弁機構を駆動する電動モータの駆動電流ＣＵを読み込み（Ｓ１００）、その駆動電流ＣＵが閾値α以上の場合には（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、カウンタ値Ｃに加算値Ｉが加算され（Ｓ１２０）、駆動電流ＣＵが閾値α未満の場合には（Ｓ１１０：ＮＯ）、カウンタ値Ｃから減算値Ｄが減算される（Ｓ１３０）。こうして更新されるカウンタ値Ｃが判定値ＣＬ以上の場合には（Ｓ１４０：ＹＥＳ）、吸気バルブの作用角ＩＮＣＡＭが小さくされるときの電動モータの上限速度Ｓｍａｘのみを低下させる（Ｓ１５０）。【選択図】図５
2009115036.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の機関バルブのバルブ特性を可変とする可変動弁機構と、同可変動弁機構を駆動する電動アクチュエータとを備え、前記電動アクチュエータの駆動方向が切り替えられることにより、前記バルブ特性の変更を通じた吸入空気量の増減方向が切り替えられる可変動弁機構の制御装置において、
前記電動アクチュエータに対する負荷を推定する推定手段と、
前記推定手段により推定された前記負荷が予め設定された判定値を超えるときには、前記電動アクチュエータが一方向に駆動されるときの駆動速度が他方向に駆動されるときの駆動速度よりも遅くなるように、その一方向に駆動されるときの駆動速度を制限する制限手段とを備える
ことを特徴とする可変動弁機構の制御装置。
【請求項２】
前記一方向に駆動されるときの駆動速度は、吸入空気量が減量される方向に前記バルブ特性が変更されるときの前記電動アクチュエータの駆動速度である
請求項１に記載の可変動弁機構の制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の可変動弁機構の制御装置において、前記バルブ特性の変更を通じて吸入空気量が調量されているときにあって、前記電動アクチュエータの駆動速度が制限されている状態で吸入空気量が減量される方向に前記バルブ特性が変更されるときには、前記内燃機関の吸気通路に設けられたスロットル弁の開度を減少させる開度減少処理を行う
ことを特徴とする可変動弁機構の制御装置。
【請求項４】
前記制限手段は、推定される前記負荷の大きさに応じて前記駆動速度の制限量を可変設定する
請求項１〜３のいずれか１項に記載の可変動弁機構の制御装置。
【請求項５】
前記電動アクチュエータの最高駆動速度には上限値が設定されており、
前記制限手段による前記駆動速度の制限に際しては、前記上限値が、前記駆動速度の非制限時よりも低い値に設定される
請求項１〜４のいずれか１項に記載の可変動弁機構の制御装置。
【請求項６】
前記推定手段は、前記電動アクチュエータへの供給電力に基づいて前記負荷を推定する
請求項１〜５のいずれか１項に記載の可変動弁機構の制御装置。
【請求項７】
前記推定手段は、前記供給電力が予め設定された閾値以上のときには増大される一方、同閾値に満たないときには減少されるカウンタ値に基づいて前記負荷を推定する
請求項６に記載の可変動弁機構の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変動弁機構の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動モータなどの電動アクチュエータを利用して内燃機関の吸気バルブや排気バルブといった機関バルブのバルブ特性を変更する可変動弁機構が種々提案されている。例えば、特許文献１や特許文献２等に記載の装置では、電動アクチュエータの駆動方向を切り替えることにより、バルブ特性の変更を通じた吸入空気量の増減方向が切り替えられるようになっている。
【０００３】
こうした可変動弁機構の作動時にあって、電動アクチュエータに対する負荷が大きくなると、同電動アクチュエータへの供給電力が増大し、当該電動アクチュエータの温度が過剰に高くなるおそれがある。このように電動アクチュエータの温度が過剰に高くなると、例えば、巻線の電気抵抗が増大して出力トルクが低下したり、熱ストレスにより巻線被覆の耐久性が低下したり、場合によっては巻線が焼損したりするおそれがある。
【０００４】
なお、電動アクチュエータに対する負荷が大きくなる一例として、バルブ特性の変更を通じた吸入空気量の増量及び減量が短い周期で頻繁に行われる状態などが挙げられる。こうした状態では、電動アクチュエータの駆動方向が短い周期で頻繁に切り替えられることになり、一方向に向けて急速に駆動されていた電動アクチュエータの駆動方向が他方向に切り替えられる際には、可変動弁機構や電動アクチュエータの可動部にそれまで作用していた一方向への比較的大きな慣性力を打ち消す必要がある。そのため、電動アクチュエータに対する負荷は非常に大きくなりやすい。
【０００５】
そこで、例えば上記各文献に記載の装置では、電動アクチュエータへの供給電力を抑えてその駆動速度を制限することにより、同電動アクチュエータの過剰な温度上昇を抑えるようにしている。
【特許文献１】特開２００３−３９００号公報
【特許文献２】特開２００５−２１８２８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、機関バルブのバルブ特性を変更する場合には、同バルブ特性が機関運転状態の変化に追従して速やかに変更されることが望ましい。この点、上述したように電動アクチュエータの駆動速度に制限をかけるようにすると、その制限中には電動アクチュエータの出力トルクが低下するため、可変動弁機構の作動速度が遅くなる。このように可変動弁機構の作動速度が遅くなるとバルブ特性を速やかに変更することが困難になるため、そうした駆動速度に対する制限の実行は機関運転状態に対して少なからず影響を与えてしまう。
【０００７】
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電動アクチュエータの過熱を抑えるために同電動アクチュエータの駆動速度を制限するに際し、その制限の実行が機関運転状態に与える影響を極力抑えることのできる可変動弁機構の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、内燃機関の機関バルブのバルブ特性を可変とする可変動弁機構と、同可変動弁機構を駆動する電動アクチュエータとを備え、前記電動アクチュエータの駆動方向が切り替えられることにより、前記バルブ特性の変更を通じた吸入空気量の増減方向が切り替えられる可変動弁機構の制御装置において、前記電動アクチュエータに対する負荷を推定する推定手段と、前記推定手段により推定された前記負荷が予め設定された判定値を超えるときには、前記電動アクチュエータが一方向に駆動されるときの駆動速度が他方向に駆動されるときの駆動速度よりも遅くなるように、その一方向に駆動されるときの駆動速度を制限する制限手段とを備えることをその要旨とする。
【０００９】
同構成によれば、電動アクチュエータに対する負荷が判定値を超えると、同電動アクチュエータが一方向に駆動されるときの駆動速度が、他方向に駆動されるときの駆動速度よりも遅くされる。このように、駆動方向が切り替えられる電動アクチュエータについて、一方向に駆動されるときの駆動速度が制限されることにより、その一方向への駆動時には電動アクチュエータの過熱が抑えられる。また他方向に駆動されるときの駆動速度は制限されないため、その他方向への駆動時にはバルブ特性を速やかに変更することができる。このように同構成では、電動アクチュエータに対する負荷が判定値を超えた場合に、電動アクチュエータの駆動速度を単に制限するのではなく、一方向に駆動されるときの駆動速度のみを制限するようにしている。そのため、電動アクチュエータの過熱を抑えるために同電動アクチュエータの駆動速度を制限するに際して、その制限の実行が機関運転状態に与える影響を極力抑えることができるようになる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の可変動弁機構の制御装置において、前記一方向に駆動されるときの駆動速度は、吸入空気量が減量される方向に前記バルブ特性が変更されるときの前記電動アクチュエータの駆動速度であることをその要旨とする。
【００１１】
同構成によれば、吸入空気量が増量される方向にバルブ特性が変更されるときの電動アクチュエータの駆動速度については制限されないため、機関出力の増大を速やかに図ることができるようになる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の可変動弁機構の制御装置において、前記バルブ特性の変更を通じて吸入空気量が調量されているときにあって、前記電動アクチュエータの駆動速度が制限されている状態で吸入空気量が減量される方向に前記バルブ特性が変更されるときには、前記内燃機関の吸気通路に設けられたスロットル弁の開度を減少させる開度減少処理を行うことをその要旨とする。
【００１３】
バルブ特性の変更を通じて吸入空気量が調量されているときに、上記制限手段によって、吸入空気量が減量される方向にバルブ特性が変更されるときの電動アクチュエータの駆動速度が制限されると、吸入空気量の減量速度が遅くなるため、内燃機関の出力低下や回転速度低下も遅くなる。この点、同構成によれば、バルブ特性の変更を通じて吸入空気量が調量されているときにあって、電動アクチュエータの駆動速度が制限されている状態で吸入空気量が減量される方向にバルブ特性が変更されるときには、スロットル弁の開度が強制的に減少されるため、吸入空気量は速やかに減量されるようになり、内燃機関の出力や回転速度を速やかに低下させることができるようになる。従って、例えば同構成による制御装置を備える車両においては、吸入空気量が減量される方向にバルブ特性を変更するときの電動アクチュエータの駆動速度を制限するようにしても、車両の減速感は好適に確保される。なお、同構成では、電動アクチュエータの駆動速度を制限することによって低下する吸入空気量の減量速度を少なくとも補償できるように、スロットル弁の開度を減少させることが望ましい。ちなみに、バルブ特性の変更及びスロットル弁の開度調整を通じて吸入空気量の調量が行われているときには、吸入空気量が減量される方向にバルブ特性が変更されるときの電動アクチュエータの駆動速度が制限されていても、スロットル弁の開度調整によって吸入空気量は速やかに減量される。従って、この場合にも、内燃機関の出力や回転速度を速やかに低下させることができ、車両の減速感は好適に確保される。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の可変動弁機構の制御装置において、前記制限手段は、推定される前記負荷の大きさに応じて前記駆動速度の制限量を可変設定することをその要旨とする。
【００１５】
同構成によれば、電動アクチュエータの駆動速度を制限する際の制限量を、電動アクチュエータの発熱状態に応じて適切に設定することができるようになる。なお、同構成においては、負荷が大きいときほど駆動速度が低くなるように上記制限量を可変設定することが望ましい。
【００１６】
上記制限手段にて電動アクチュエータの駆動速度を制限する際には、例えば単位時間当たりの駆動速度の変化量、いわば加速度を制限するほか、請求項５に記載の発明によるように、前記電動アクチュエータの最高駆動速度には上限値が設定されており、前記制限手段による前記駆動速度の制限に際しては、前記上限値が、前記駆動速度の非制限時よりも低い値に設定される、といった構成を採用することもできる。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の可変動弁機構の制御装置において、前記推定手段は、前記電動アクチュエータへの供給電力に基づいて前記負荷を推定することをその要旨とする。
【００１８】
電動アクチュエータに対する負荷が大きくなるほど、同電動アクチュエータへの供給電力は増大するようになるため、同構成によるように、電動アクチュエータに対する負荷の推定は、当該電動アクチュエータへの供給電力に基づいて推定することが可能である。なお、同構成において上記供給電力を示す値としては、例えば電動アクチュエータの駆動電流を用いることができる。また、デューティ制御により速度制御が行われる電動アクチュエータの場合には、供給電力を示す値としてデューティ比を用いることも可能である。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の可変動弁機構の制御装置において、前記推定手段は、前記供給電力が予め設定された閾値以上のときには増大される一方、同閾値に満たないときには減少されるカウンタ値に基づいて前記負荷を推定することをその要旨とする。
【００２０】
同構成によれば、電動アクチュエータに対する負荷が大きく、温度が上昇するときには上記カウンタ値は増大され、電動アクチュエータに対する負荷が小さく、温度が低下するときには上記カウンタ値は減少される。このように同カウンタ値には、電動アクチュエータに対する負荷の増減履歴が反映され、そのカウンタ値が大きくなっていれば、電動アクチュエータに対する負荷が平均的に高くなっており、当該電動アクチュエータの温度は高くなっていると判断することができる。従って、同構成によれば、電動アクチュエータの発熱を招く上記負荷の状態をより適切に推定することができるようになる。
【００２１】
なお、上述したような供給電力を示す値としては、例えば電動アクチュエータの駆動電流を用いることができる。また、デューティ制御により速度制御が行われる電動アクチュエータの場合には、供給電力を示す値としてデューティ比を用いることも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明にかかる可変動弁機構の制御装置を具体化した一実施形態について、図１〜図６を併せ参照して説明する。
図１及び図２に示すように、車両に搭載される内燃機関は複数の気筒を有しており、そのシリンダヘッド２には、吸気通路３に連通された吸気ポート２ａや排気通路に連通された排気ポート２ｂが形成されている。吸気通路３の上流側には、吸入空気量を調量するスロットル弁４が設けられている。このスロットル弁４の開度は、後述する制御装置２００によって制御される。
【００２３】
上記吸気ポート２ａには、機関バルブを構成する吸気バルブ１０が設けられており、排気ポート２ｂには、機関バルブを構成する排気バルブ１５が設けられている。
また、シリンダヘッド２には、吸気バルブ１０及び排気バルブ１５にそれぞれ対応した吸気弁駆動機構４０及び排気弁駆動機構４５が設けられている。
【００２４】
排気弁駆動機構４５には、各排気バルブ１５に対応してラッシュアジャスタ１７が設けられるとともに、このラッシュアジャスタ１７と排気バルブ１５との間にはロッカアーム１８が架設されている。ロッカアーム１８は、その一端がラッシュアジャスタ１７に支持されるとともに他端が排気バルブ１５の基端部に当接されている。また、シリンダヘッド２に回転可能に支持された排気カムシャフト７には複数の排気用カム８が形成されており、それら排気用カム８の外周面はロッカアーム１８に設けられたローラ１８ａに当接されている。排気バルブ１５にはリテーナ１５ａが設けられるとともに、このリテーナ１５ａとシリンダヘッド２との間にはバルブスプリング１６が設けられている。このバルブスプリング１６の付勢力によって排気バルブ１５は閉弁方向に付勢されている。そしてこれにより、ロッカアーム１８のローラ１８ａは排気用カム８の外周面に押圧されている。機関運転時に排気用カム８が回転すると、ロッカアーム１８はラッシュアジャスタ１７により支持される部分を支点として揺動する。その結果、排気バルブ１５はロッカアーム１８によって開閉駆動されるようになる。
【００２５】
一方、吸気弁駆動機構４０には、排気側と同様にバルブスプリング１１、リテーナ１０ａ、ロッカアーム１２、ローラ１２ａ及びラッシュアジャスタ１３が設けられている。また、シリンダヘッド２に回転可能に支持された吸気カムシャフト５には複数の吸気用カム６が形成されている。
【００２６】
一方、吸気弁駆動機構４０には、排気弁駆動機構４５とは異なり、吸気用カム６とロッカアーム１２との間に吸気バルブ１０のバルブ特性を変更する可変動弁機構２０が設けられている。この可変動弁機構２０によって、吸気バルブ１０の最大リフト量と作用角（吸気バルブ１０の開弁期間に一致する値）とが変更される。
【００２７】
その可変動弁機構２０は入力部２３と一対の出力部２４とを有しており、これら入力部２３及び出力部２４はシリンダヘッド２に固定された支持パイプ２２に揺動可能に支持されている。ロッカアーム１２は、吸気バルブ１０の基端部及びラッシュアジャスタ１３によって出力部２４側に付勢されており、そのローラ１２ａが出力部２４の外周面に当接されている。また、入力部２３とシリンダヘッド２との間には、スプリング１４が設けられており、このスプリング１４の付勢力によって入力部２３に設けられたローラ２３ｂが吸気用カム６に付勢されている。
【００２８】
機関運転時に吸気用カム６が回転すると、同吸気用カム６はローラ２３ｂに摺接しつつ入力部２３を押圧し、これにより出力部２４が支持パイプ２２の周方向に揺動するようになる。そして出力部２４が揺動すると、ロッカアーム１２はラッシュアジャスタ１３により支持される部分を支点として揺動する。その結果、吸気バルブ１０はロッカアーム１２によって開閉駆動されるようになる。
【００２９】
次に、図３を参照して可変動弁機構２０の構造について詳述する。
同図３に示されるように、入力部２３は各出力部２４の間に設けられており、これら入力部２３と出力部２４との内部には略円筒状の連通空間が形成されている。また、入力部２３の内周面にはヘリカルスプライン２３ａが形成されるとともに、出力部２４の内周面にはこの入力部２３のヘリカルスプライン２３ａと逆向きに傾斜するヘリカルスプライン２４ａが形成されている。
【００３０】
入力部２３と出力部２４との内部に形成された空間には、略円筒状のスライダギア２６が設けられている。このスライダギア２６の外周面の中央部分には、入力部２３のヘリカルスプライン２３ａに噛合するヘリカルスプライン２６ａが形成されるとともに、その外周面の両端部には出力部２４のヘリカルスプライン２４ａに噛合するヘリカルスプライン２６ｂが形成されている。
【００３１】
また、この略円筒状のスライダギア２６の内壁には、その円周方向に沿って延びる溝２９が形成されており、この溝２９にはブッシュ２８が嵌合されている。尚、このブッシュ２８は、溝２９の伸びる方向に沿って同溝２９の内周面を摺動することができるであるが、スライダギア２６の軸方向における変位は規制されている。
【００３２】
スライダギア２６の内部に形成された貫通空間には、支持パイプ２２が挿入されている。また、上記支持パイプ２２には、その軸方向に沿って駆動可能なコントロールシャフト２１が挿入されている。支持パイプ２２の管壁にはその軸方向に延びる長孔２２ａが形成されている。また、スライダギア２６とコントロールシャフト２１との間には、長孔２２ａを通じてスライダギア２６とコントロールシャフト２１とを連結する係止ピン２７が設けられている。この係止ピン２７の一端がコントロールシャフト２１に形成された凹部（図示略）に挿入されるとともに、他端がブッシュ２８に形成された貫通孔２８ａに挿入されている。
【００３３】
こうした可変動弁機構２０にあって、コントロールシャフト２１がその軸方向に沿って一方の方向に変位すると、これに連動してスライダギア２６も軸方向に変位する。スライダギア２６の外周面に形成されたヘリカルスプライン２６ａ、２６ｂは、入力部２３及び出力部２４の内周面に形成されたヘリカルスプライン２３ａ、２４ａとそれぞれ噛合っているため、スライダギア２６がその軸方向に駆動すると、入力部２３と出力部２４とは互いに逆の方向に回転する。その結果、入力部２３と出力部２４との相対位相差が大きくなって、ロッカアーム１２の揺動量が増大することにより、図４に矢印Ｘにて示すごとく、吸気バルブ１０の最大リフト量ＶＬ及び作用角ＩＮＣＡＭは同期して増大し、内燃機関の吸入空気量は増量される。逆に、コントロールシャフト２１がその軸方向に沿って他方の方向に変位すると、入力部２３と出力部２４との相対位相差が小さくなって、ロッカアーム１２の揺動量が減少することにより、図４に矢印Ｙにて示すごとく、吸気バルブ１０の最大リフト量ＶＬ及び作用角ＩＮＣＡＭは同期して減少し、内燃機関の吸入空気量は減量される。
【００３４】
先の図２に示すように、コントロールシャフト２１の基端部（図２の右側）には、回転直動変換機構１００が接続されており、この回転直動変換機構１００には、電動アクチュエータである電動モータ６２が接続されている。この電動モータ６２には、同電動モータ６２への供給電力を制御する駆動回路６３が接続されており、この駆動回路６３は、制御装置２００に接続されている。なお、その駆動回路６３には、電動モータ６２の駆動電流ＣＵを検出する検出回路が組み込まれている。
【００３５】
回転直動変換機構１００は、電動モータ６２の回転運動をコントロールシャフト２１の軸方向への直線運動に変換する機構であり、電動モータ６２を正回転させたり、逆回転させたりすると、その回転が回転直動変換機構１００によってコントロールシャフト２１の往復動に変換される。
【００３６】
上記電動モータ６２には、位置センサ６４が設けられている。この位置センサ６４は、電動モータ６２のロータと一体回転する多極マグネットの磁気変化を利用してそのロータの回転位相変化に応じた信号を出力する。ここで、上記コントロールシャフト２１は、電動モータ６２のロータの回転方向に応じて往復動される。従って、ロータの回転位相変化を示す位置センサ６４の出力信号は、コントロールシャフト２１の位置情報である移動量を示すものになる。また、コントロールシャフト２１が移動することで吸気バルブ１０の最大リフト量ＶＬ及び作用角ＩＮＣＡＭは変更される。従って、位置センサ６４の出力信号に基づいて吸気バルブ１０の最大リフト量ＶＬや作用角ＩＮＣＡＭについてその実値が検出される。
【００３７】
上記制御装置２００には、内燃機関の各種制御を行う装置であって、上記位置センサ６４や、アクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ７０、及びクランクシャフトの回転位相を検出するクランク角センサ７１等、機関運転状態を検出する各種センサが接続されている。
【００３８】
本実施形態では、例えば、内燃機関の暖機が完了するまでは、上記可変動弁機構２０による吸気バルブ１０のバルブ特性の変更とスロットル弁４の開度調整とを通じて吸入空気量が調量される。そして、内燃機関の暖機が完了すると、スロットル弁４は基本的に全開付近の開度に固定され、吸入空気量の調量は可変動弁機構２０による吸気バルブ１０のバルブ特性の変更を通じて行われる。
【００３９】
制御装置２００は、上記各種センサによって検出される運転状態に基づいて要求吸入空気量を算出し、その要求吸入空気量が得られるように上記作用角ＩＮＣＡＭの目標値（以下、目標作用角ＩＮＣＡＭｐという）を設定する。なお、基本的には、アクセルペダルの操作量が大きいほど、算出される要求吸入空気量は大きくなり、目標作用角ＩＮＣＡＭｐも大きくされる。そして、作用角ＩＮＣＡＭが目標作用角ＩＮＣＡＭｐと一致するように電動モータ６２の駆動制御が行われることにより吸入空気量の調量が行われる。電動モータ６２の駆動制御に際しては、機関の運転状態の変化に追従して吸気バルブ１０のバルブ特性が速やかに変更されるように、作用角ＩＮＣＡＭと目標作用角ＩＮＣＡＭｐとの偏差が大きいときほど、電動モータ６２の駆動速度は速くされる。
【００４０】
また、本実施形態では、電動モータ６２に対してパルス状の電圧を供給するようにしており、パルス状に供給される電圧のデューティ比を変更する、いわゆるデューティ制御を行って電動モータ６２への供給電力を調整することで、当該電動モータ６２の回転速度は制御される。さらに、電動モータ６２に対する負荷が大きくなって同電動モータ６２の回転速度が低下するようなときには、デューティ比を大きくして供給電力を増大させることにより、そうした回転速度の低下を抑えるようにしている。
【００４１】
ところで、上記電動モータ６２に対する負荷が大きくなると、同電動モータ６２への供給電力は増大し、当該電動モータ６２の温度（以下、モータ温度という）が過剰に高くなるおそれがある。
【００４２】
このようにモータ温度が過剰に高くなると、例えば、モータ内の巻線の電気抵抗が増大して出力トルクが低下したり、熱ストレスにより巻線被覆の耐久性が低下したり、場合によっては巻線自体が焼損したりするおそれがある。
【００４３】
なお、電動モータ６２に対する負荷が大きくなる一例として、アクセルペダルの操作量が短い周期で頻繁に増大及び減少されるなどして、作用角ＩＮＣＡＭの変更を通じた吸入空気量の増量及び減量が短い周期で頻繁に行われる状態などが挙げられる。こうした状態では、電動モータ６２の駆動方向も短い周期で頻繁に切り替えられることになる。そのため、一方向に（例えば上記作用角が大きくなる方向に）向けて急速に駆動されていた電動モータ６２の駆動方向が他方向に（例えば上記作用角が小さくなる方向に）切り替えられる際には、可変動弁機構２０や回転直動変換機構１００、或いは電動モータ６２の可動部にそれまで作用していた一方向への比較的大きな慣性力を打ち消す必要がある。従って、電動モータ６２に対する負荷は非常に大きくなりやすい。
【００４４】
そこで、本実施形態では、電動モータ６２に対する負荷が大きくなったときには、同電動モータ６２の過熱を抑えるために当該電動モータ６２の駆動速度を制限するようにしているが、そうした制限を適切な条件下で実行することにより、その制限の実行が機関運転状態に与える影響を極力抑えるようにしている。
【００４５】
図５に、電動モータ６２の駆動速度を制限する処理についてその手順を示し、図６に、その制限処理によって算出される各種値の変化態様を示す。なお、図５に示す制限処理は、制御装置２００によって所定周期毎に繰り返し実行され、その制限処理を実行する制御装置２００は、上記推定手段及び制限手段を構成している。
【００４６】
本処理が開始されるとまず、電動モータ６２の駆動電流ＣＵが読み込まれる（Ｓ１００）。
次に、駆動電流ＣＵが閾値α以上であるか否かが判定される（Ｓ１１０）。この閾値αには、電動モータ６２に対する負荷の増大によって同電動モータ６２が過熱するおそれがあるか否かを判定することのできる値が適宜設定されている。
【００４７】
そして、駆動電流ＣＵが閾値α以上である場合には（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、カウンタ値Ｃに加算値Ｉが加算され（Ｓ１２０）、駆動電流ＣＵが閾値α未満である場合には（Ｓ１１０：ＮＯ）、カウンタ値Ｃから減算値Ｄが減算される（Ｓ１３０）。なお、本実施形態では、カウンタ値Ｃの初期値として「０」が設定されており、加算値Ｉ及び減算値Ｄは固定値であってその値には「１」が設定されているが、各値をその他の値を設定してもよい。また、ステップＳ１２０やステップＳ１３０での処理は、換言すればカウンタ値Ｃの加減算は、機関始動後に初めて駆動電流ＣＵが閾値α以上となった時点から開始される。
【００４８】
上記ステップＳ１１０〜ステップＳ１３０の処理により、電動モータ６２に対する負荷が大きく、モータ温度が上昇するときには上記カウンタ値Ｃは増大される（図６の時刻ｔ１〜時刻ｔ２、時刻ｔ３以降）。一方、電動モータ６２に対する負荷が小さく、モータ温度が低下するときには上記カウンタ値Ｃは減少される（図６の時刻ｔ２〜時刻ｔ３）。このように、カウンタ値Ｃには、電動モータ６２に対する負荷の増減履歴が反映され、そのカウンタ値Ｃが大きくなっていれば、電動モータ６２に対する負荷が平均的に高くなっており、モータ温度は高くなっていると判断することができる。従って、カウンタ値Ｃに基づき、電動モータ６２の発熱を招く上記負荷の状態は適切に推定される。
【００４９】
次に、更新されたカウンタ値Ｃが判定値ＣＬ以上であるか否かが判定される（Ｓ１４０）。この判定値ＣＬには、電動モータ６２に対する負荷が平均的に高くなっており、モータ温度が過剰に高くなっていると判断することができる値が適宜設定されている。
【００５０】
そして、カウンタ値Ｃが判定値ＣＬ以上である場合には（Ｓ１４０：ＹＥＳ、図６の時刻ｔ４）、電動モータ６２に対する負荷が平均的に高くなっており、モータ温度が過剰に高くなるおそれがあると判断される。そして、この場合には、作用角ＩＮＣＡＭが小さくされるときの電動モータ６２の上限速度Ｓｍａｘが低下されることにより、電動モータ６２の駆動速度は制限される（Ｓ１５０）。
【００５１】
この上限速度Ｓｍａｘは、電動モータ６２の最高回転速度（最高駆動速度）を規制するための上限値であり、可変動弁機構２０や回転直動変換機構１００において機構的に可能な最高作動速度が電動モータ６２の最高回転速度よりも低くなっているために設定されている値である。そして、通常は、作用角ＩＮＣＡＭが小さくされるときの上限速度Ｓｍａｘ及び作用角ＩＮＣＡＭが大きくされるときの上限速度Ｓｍａｘとして、同一の基本値ＢＡが設定されている。
【００５２】
上記ステップＳ１５０では、作用角ＩＮＣＡＭが小さくされるときの電動モータ６２の上限速度Ｓｍａｘを上記基本値ＢＡから制限値ＬＴに変更する処理が行われる。その制限値ＬＴは、基本値ＢＡよりも低い固定値であって、モータ温度の上昇を抑えることのできる最高回転速度が適宜設定されている。
【００５３】
そして、ステップＳ１５０の処理が行われると、次に、スロットル弁４による吸入空気量の調量が実行されているか否かが判定され（Ｓ１６０）、スロットル弁４による吸入空気量の調量が実行されているとき（例えば暖機完了前など）には（Ｓ１６０：ＹＥＳ）、本処理は一旦終了される。
【００５４】
一方、スロットル弁４による吸入空気量の調量が実行されていないとき（例えば暖機完了後など）には（Ｓ１６０：ＮＯ）、スロットル弁４の開度減少フラグＦＣが「ＯＦＦ」から「ＯＮ」にされて（Ｓ１７０）、本処理は一旦終了される。この開度減少フラグＦＣが「ＯＮ」に設定されているときには、作用角ＩＮＣＡＭが小さくなる方向に電動モータ６２が駆動されるときにスロットル弁４の開度を減少させる開度減少処理が実行される。
【００５５】
この開度減少処理は、次の理由により行われる。すなわち、作用角ＩＮＣＡＭが小さくされるときの電動モータ６２の駆動速度が制限されると、吸入空気量の減量速度が遅くなるため、内燃機関の出力低下や回転速度低下も遅くなる。ここで、スロットル弁４による吸入空気量の調量が実行されているときには、作用角ＩＮＣＡＭが小さくされるときにスロットル弁４の開度も減少される。従って、この場合には、電動モータ６２の駆動速度を制限しても、スロットル弁４の開度が減少されることによって、吸入空気量の減量速度は十分に確保される。
【００５６】
一方、スロットル弁４による吸入空気量の調量が実行されていないとき、換言すれば可変動弁機構２０による作用角ＩＮＣＡＭの変更によって吸入空気量の調量が行われているときには、上述したように吸入空気量の減量速度が遅くなってしまう。そこで、スロットル弁４による吸入空気量の調量が実行されていないときには上記開度減少処理を実行することで、電動モータ６２の駆動を通じて吸入空気量が減量される方向に吸気バルブ１０のバルブ特性が変更されるときにあって、同電動モータ６２の駆動速度が制限されているときには、スロットル弁４の開度が強制的に減少される。そのため、吸入空気量は速やかに減量されるようになり、内燃機関の出力や回転速度は速やかに低下するようになる。従って、本実施形態における制御装置２００を備える車両においては、作用角ＩＮＣＡＭが小さくされるときの電動モータ６２の駆動速度が制限されても、車両の減速感は適切に確保される。なお、この開度減少処理の実行時におけるスロットル弁４の開度減少量は、電動モータ６２の駆動速度を制限することによって低下する吸入空気量の減量速度を少なくとも補償できるようにその量が適宜設定されている。簡易的には、スロットル弁４が全閉状態となるようにその開度減少量を設定してもよい。
【００５７】
他方、上記ステップＳ１４０にて、カウンタ値Ｃが判定値ＣＬ未満であると判定される場合には（Ｓ１４０：ＮＯ）、作用角ＩＮＣＡＭが小さくされるときの電動モータ６２の上限速度Ｓｍａｘとして上記基本値ＢＡが設定される（Ｓ１８０）。このステップＳ１８０の処理が行われるときに、作用角ＩＮＣＡＭが小さくされるときの電動モータ６２の上限速度Ｓｍａｘが上記制限値ＬＴに設定されていたときには、その上限速度Ｓｍａｘは、制限値ＬＴから基本値ＢＡに変更され、これにより電動モータ６２の駆動速度に対する制限は解除される。また、ステップＳ１８０の処理が行われるときに、作用角ＩＮＣＡＭが小さくされるときの電動モータ６２の上限速度Ｓｍａｘが上記基本値ＢＡに設定されていたときには、その上限速度Ｓｍａｘは基本値ＢＡにて維持され、これにより電動モータ６２の駆動速度に対する制限は非実行とされる。そして、ステップＳ１８０の処理が行われると、本処理は一旦終了される。
【００５８】
図７に、上述した制限処理による作用を示す。なお、図７には、電動モータ６２に対する負荷（カウンタ値Ｃ）が判定値ＣＬを超えていると判定されているときの態様を示す。
この図７に示すように、カウンタ値Ｃが判定値ＣＬを超えているときには、作用角ＩＮＣＡＭが小さくされるときの電動モータ６２の上限速度Ｓｍａｘが、基準値ＢＡから制限値ＬＴに変更される。これにより、駆動方向が切り替えられる電動モータ６２について、作用角ＩＮＣＡＭが小さくなる方向に駆動されるときの電動モータ６２の駆動速度のみ、即ち吸入空気量が減量される方向に吸気バルブ１０のバルブ特性が変更されるときの電動モータ６２の駆動速度のみが制限される。
【００５９】
このように作用角ＩＮＣＡＭが小さくなる方向に駆動されるときの駆動速度が制限される（上限速度Ｓｍａｘ＝制限値ＬＴ）ことにより、作用角ＩＮＣＡＭが小さくなる方向に電動モータ６２が駆動されるとき（時刻ｔｂ〜ｔｄ）の同電動モータ６２の駆動速度は、非制限時（上限速度Ｓｍａｘ＝基準値ＢＡ）よりも遅くなる。従って、作用角ＩＮＣＡＭが小さくなる方向に駆動されるときの電動モータ６２の発熱が抑えられ、これにより同電動モータ６２の過熱が抑えられるようになる。
【００６０】
一方、他方向に駆動されるときの駆動速度、すなわち作用角ＩＮＣＡＭが大きくなる方向に電動モータ６２が駆動されるときの駆動速度については制限されない（時刻ｔａ〜ｔｂ）。そのため、作用角ＩＮＣＡＭが小さくなる方向に電動モータ６２が駆動されるときには、作用角ＩＮＣＡＭを速やかに変更させることができ、これにより機関出力の増大を速やかに図ることができる。
【００６１】
このように、電動モータ６２に対する負荷が判定値ＣＬを超えた場合に、電動モータ６２の駆動速度を単に制限するのではなく、一方向に駆動されるときの駆動速度のみを制限するようにしている。そのため、電動モータ６２の過熱を抑えるために同電動モータ６２の駆動速度を制限するに際して、その制限の実行が機関運転状態に与える影響は極力抑えられるようになる。
【００６２】
ここで、作用角ＩＮＣＡＭが小さくなる方向に駆動されるときの電動モータ６２の駆動速度を低下させると、作用角ＩＮＣＡＭの減少を通じた吸入空気量の減量速度は遅くなるため、内燃機関の出力低下や回転速度低下も遅くなってしまう。しかし、本実施形態では、作用角ＩＮＣＡＭの変更及びスロットル弁４の開度調整を通じて吸入空気量が調量される運転状態がある。そして、この運転状態のときには、吸入空気量が減量される方向に作用角ＩＮＣＡＭが変更されるときの電動モータ６２の駆動速度が制限されても、スロットル弁４の開度調整によって吸入空気量は速やかに減量される（時刻ｔｂ〜時刻ｔｃ）。従って、作用角ＩＮＣＡＭが小さくなる方向に駆動されるときの電動モータ６２の駆動速度を低下させても、内燃機関の出力や回転速度を速やかに低下させることができ、これにより車両の減速感も適切に確保することができる。
【００６３】
一方、本実施形態では、スロットル弁４の開度が全開付近に固定されており（図７に二点鎖線にて図示）、吸入空気量の調量が作用角ＩＮＣＡＭの変更を通じて行われる運転状態も存在する。そこで、こうした運転状態のときにあって、電動モータ６２の駆動速度が制限されている状態で吸入空気量が減量される方向に作用角ＩＮＣＡＭが変更されるときには、スロットル弁４の開度を強制的に減少させる上記開度減少処理が行われる（時刻ｔｂ〜時刻ｔｃ）。従って、そうした運転状態のときに、作用角ＩＮＣＡＭが小さくなる方向に駆動されるときの電動モータ６２の駆動速度を低下させても、上記開度減少処理によるスロットル弁４の開度減少を通じて、吸入空気量の減量速度を十分に確保することができる。そのため、こうした運転状態のときに電動モータ６２の駆動速度を低下させても、内燃機関の出力や回転速度を速やかに低下させることができ、これにより車両の減速感も適切に確保することができる。このように、本実施形態では、作用角ＩＮＣＡＭが小さくなる方向に駆動されるときの電動モータ６２の駆動速度を低下させても、そうした処理の実行が機関運転状態に与える影響も極力抑えられる。
【００６４】
以上説明したように、本実施形態によれば、次のような作用効果を得ることができる。
（１）電動モータ６２に対する負荷を推定し、その推定された負荷が予め設定された判定値を超えるときには、電動モータ６２が一方向に駆動されるときの駆動速度が他方向に駆動されるときの駆動速度よりも遅くなるように、その一方向に駆動されるときの駆動速度を制限するようにしている。このように、電動モータ６２に対する負荷が判定値を超えた場合に、電動モータ６２の駆動速度を単に制限するのではなく、一方向に駆動されるときの駆動速度のみを制限するようにしている。そのため、電動モータ６２の過熱を抑えるために同電動モータ６２の駆動速度を制限するに際して、その制限の実行が機関の運転状態に与える影響を極力抑えることができるようになる。
【００６５】
（２）電動モータ６２の駆動方向が切り替えられることにより、作用角ＩＮＣＡＭの変更を通じた吸入空気量の増減方向が切り替えられる可変動弁機構２０にあって、吸入空気量が減量される方向に作用角ＩＮＣＡＭが変更されるときの電動モータ６２の駆動速度を制限するようにしている。従って、吸入空気量が増量される方向に作用角ＩＮＣＡＭが変更されるときの電動モータ６２の駆動速度については制限されず、これにより機関出力の増大を速やかに図ることができるようになる。
【００６６】
（３）作用角ＩＮＣＡＭの変更を通じて吸入空気量が調量されているときにあって、電動モータ６２の駆動速度が制限されている状態で吸入空気量が減量される方向に作用角ＩＮＣＡＭが変更されるときには、スロットル弁４の開度を強制的に減少させる開度減少処理を行うようにしている。そのため、吸入空気量が減量される方向に作用角ＩＮＣＡＭが変更されるときの電動モータ６２の駆動速度が制限されても、内燃機関の出力や回転速度を速やかに低下させることができるようになる。従って、本実施形態による制御装置を備える車両においても、当該車両の減速感を好適に確保することができる。
【００６７】
なお、作用角ＩＮＣＡＭの変更及びスロットル弁４の開度調整を通じて吸入空気量の調量が行われているときには、吸入空気量が減量される方向に作用角ＩＮＣＡＭが変更されるときの電動モータ６２の駆動速度が制限されていても、スロットル弁４の開度調整によって吸入空気量は速やかに減量される。従って、この場合にも、内燃機関の出力や回転速度を速やかに低下させることができ、これにより車両の減速感は好適に確保される。
【００６８】
（４）電動モータ６２への供給電力が予め設定された閾値α以上のときには増大される一方、同閾値αに満たないときには減少されるカウンタ値Ｃに基づいて上記負荷を推定するようにしている。従って、電動モータ６２の発熱を招く上記負荷の状態をより適切に推定することができるようになる。
【００６９】
なお、上実施形態は以下のように変更して実施することもできる。
・電動モータ６２への供給電力を示す値として、駆動電流ＣＵを用いるようにしたが、上記デューティ比を用いるようにしてもよい。
【００７０】
・作用角ＩＮＣＡＭが小さくなる方向に電動モータ６２が駆動される場合にあってその駆動速度が制限されるときに、上記開度減少処理を行うようにしたが、そうした駆動速度に対する制限の実行・非実行にかかわらず、作用角ＩＮＣＡＭが小さくなる方向に電動モータ６２が駆動される場合には、上記開度減少処理を行うようにしてもよい。
【００７１】
・電動モータ６２の駆動速度を制限する際に、同電動モータ６２の最高回転速度を低下させるようにしたが、この他、単位時間当たりの駆動速度の変化量、いわば加速度を低下させることによりそうした制限を行うようにしてもよい。
【００７２】
・カウンタ値Ｃの加算値Ｉ及び減算値Ｄを、駆動電流ＣＵと閾値αとの偏差に応じて可変させるようにしてもよい。例えば、駆動電流ＣＵと閾値αとの偏差の絶対値が大きいときほど、加算値Ｉや減算値Ｄがより大きい値に設定されるようにしてもよい。
【００７３】
・電動モータ６２に対する負荷を上記カウンタ値Ｃに基づいて推定するようにしたが、より簡易的には、そのときどきの供給電力に基づいて推定するようにしてもよい。この変形例の実施に際しては、例えば、先の図５に示した制限処理において、ステップＳ１２０〜ステップＳ１４０の処理を省略する。そして、ステップＳ１１０にて肯定判定される場合にはステップＳ１５０以降の処理を実行し、ステップＳ１１０にて否定判定される場合にはステップＳ１８０以降の処理を実行するようにすればよい。なお、この変形例における制限処理での閾値αは、上記実施形態における制限処理での閾値αと違う値にしてもよい。
【００７４】
・上記実施形態では、上述した制限値ＬＴを固定値とするようにした。この他、推定される上記負荷の大きさに応じてそうした駆動速度の制限量を可変設定するように、より具体的には、負荷が大きいときほど駆動速度が低くなるように同制限量を可変設定するようにしてもよい。例えば、カウンタ値Ｃが判定値ＣＬ以上となった場合には、図８に示すように、カウンタ値Ｃの大きくなるほど制限値ＬＴがより低い値となるように同制限値ＬＴを可変設定するようにしてもよい。また、上記変形例によるように、電動モータ６２に対する負荷をそのときどきの供給電力に基づいて簡易的に推定する場合には、図９に示すように、供給電力が大きいときほど制限値ＬＴがより低い値となるように同制限値ＬＴを可変設定するようにしてもよい。この場合には、電動モータ６２の駆動速度を制限する際の制限量を、電動モータ６２の発熱状態に応じてより適切に設定することができるようになる。
【００７５】
・可変動弁機構２０による吸気バルブ１０のバルブ特性の変更とスロットル弁４の開度調整とを通じて吸入空気量が調量される運転状態のときにだけ、先の図５に示した制限処理を実行する場合には、上記ステップＳ１６０及びステップＳ１７０の処理を省略してもよい。また、スロットル弁４の開度を全開付近の開度に固定し、可変動弁機構２０による吸気バルブ１０のバルブ特性の変更を通じて吸入空気量が調量される運転状態のときにだけ、先の図５に示した制限処理を実行する場合には、上記ステップＳ１６０の処理を省略してもよい。
【００７６】
・電動モータ６２に対する負荷が大きいと判定された場合には、作用角ＩＮＣＡＭが小さくなる方向に電動モータ６２が駆動されるときの駆動速度を制限するようにしたが、作用角ＩＮＣＡＭが大きくなる方向に電動モータ６２が駆動されるときの駆動速度を制限するようにしてよい。この場合でも、少なくとも上記（１）に準ずる作用効果を得ることができる。
【００７７】
・回転運動する電動モータ６２に代えて、直線運動する電動式のリニアモータ等を用いる場合でも本発明は同様に適用することができる。
・可変動弁機構２０の駆動制御を作用角ＩＮＣＡＭに基づいて行うようにしたが、最大リフト量ＶＬに基づいて行うようにしてもよい。
【００７８】
・上記位置センサ６４は、磁気変化を利用して電動モータ６２のロータの回転位相変化を検出する磁気センサであったが、この他のセンサ（例えば光学式のセンサ等）を用いるようにしてもよい。
【００７９】
・上記実施形態では、可変動弁機構２０にて吸気バルブ１０のバルブ特性を変更するようにしたが、排気バルブ１５のバルブ特性を変更する場合、あるいは吸気バルブ１０及び排気バルブ１５のバルブ特性を変更する場合にも同様に適用することができる。
【００８０】
・上記実施形態で説明した可変動弁機構２０は一例であり、他の構成で吸気バルブ１０や排気バルブ１５といった機関バルブのバルブ特性（例えば、開時期、閉時期、開弁期間、あるいは最大リフト量等）を可変とする可変動弁機構であっても、本発明は同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明にかかる制御装置を具体化した一実施形態にあって、これが適用される内燃機関の吸・排気弁駆動機構の構成を説明する断面図。
【図２】同実施形態における吸・排気弁駆動機構の配置構造を示す平面図。
【図３】同実施形態における可変動弁機構の破断斜視図。
【図４】同実施形態における吸気バルブのバルブ特性についてその変更態様を示すグラフ。
【図５】同実施形態における制限処理の手順を示すフローチャート。
【図６】同実施形態において、駆動電流の変化に応じたカウンタ値の変化態様、上限速度の変更態様、及び開度減少フラグの設定態様をそれぞれ示すタイミングチャート。
【図７】同実施形態における制限処理の作用を示すタイミングチャート。
【図８】同実施形態の変形例における制限値の設定傾向を示すグラフ。
【図９】同実施形態の変形例における制限値の設定傾向を示すグラフ。
【符号の説明】
【００８２】
２…シリンダヘッド、２ａ…吸気ポート、２ｂ…排気ポート、３…吸気通路、４…スロットル弁、５…吸気カムシャフト、６…吸気用カム、７…排気カムシャフト、８…排気用カム、１０…吸気バルブ、１０ａ…リテーナ、１１…バルブスプリング、１２…ロッカアーム、１２ａ…ローラ、１３…ラッシュアジャスタ、１４…スプリング、１５…排気バルブ、１５ａ…リテーナ、１６…バルブスプリング、１７…ラッシュアジャスタ、１８…ロッカアーム、１８ａ…ローラ、２０…可変動弁機構、２１…コントロールシャフト、２２…支持パイプ、２２ａ…長孔、２３…入力部、２３ａ…ヘリカルスプライン、２３ｂ…ローラ、２４…出力部、２４ａ…ヘリカルスプライン、２６…スライダギア、２６ａ…ヘリカルスプライン、２６ｂ…ヘリカルスプライン、２７…係止ピン、２８…ブッシュ、２８ａ…貫通孔、２９…溝、４０…吸気弁駆動機構、４５…排気弁駆動機構、６２…電動モータ、６３…駆動回路、６４…位置センサ、７０…アクセルセンサ、７１…クランク角センサ、１００…回転直動変換機構、２００…制御装置。
【図１】
2009115036.tif 000003
【図２】
2009115036.tif 000004
【図３】
2009115036.tif 000005
【図４】
2009115036.tif 000006
【図５】
2009115036.tif 000007
【図６】
2009115036.tif 000008
【図７】
2009115036.tif 000009
【図８】
2009115036.tif 000010
【図９】
2009115036.tif 000011