(57)【要約】【課題】内燃機関の動弁システムを構成する部材に加わる衝撃を抑制しつつ、故障した位置測定用のセンサを速やかに特定できる技術を提供する。【解決手段】カムとバルブとの間に介在する制御軸を回転させることにより、バルブの作用角を変化させる内燃機関の動弁システムにおいて、何れかの位置測定センサが故障していると判定された場合に、作用角が下限値となる方向へ駆動源を制御し、夫々のセンサにより測定される作用角で最小の値を示す一のセンサの測定値が下限値近傍となったときに駆動源の動作速度をそれまでよりも遅くし、その後、作用角に伴って動作する部材が作用角の下限値で停止するように設置される制限部に当接する前に、該一のセンサにより測定される作用角が下限値よりも小さくなった場合には、該一のセンサが故障していると特定する。【選択図】図７
2009299648.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カムとバルブとの間に介在する制御軸を回転させることにより、カムの回転位置に対するバルブのリフト量を変化させることで、該バルブの作用角を変化させる内燃機関の動弁システムにおいて、
前記制御軸を回転または揺動させる駆動源と、
前記駆動源からの駆動力を前記制御軸に伝達する伝達装置と、
前記駆動源から前記制御軸までの間に備わる部材の位置を測定することで前記バルブの作用角を測定する複数のセンサと、
前記センサの少なくとも１つにより測定される位置に基づいて作用角のフィードバック制御を行うフィードバック制御手段と、
前記複数のセンサのなかで故障しているセンサがあるか否か判定する判定手段と、
前記駆動源から前記制御軸までの間に備わり作用角の変更に伴い動作する部材である動作部が作用角の下限値となったときに当接することで該動作部の動作範囲を制限する制限部と、
前記動作部が前記制限部に当接したことを検知する検知手段と、
前記判定手段により何れかのセンサが故障していると判定された場合に、作用角が下限値となる方向へ前記駆動源を制御し、夫々のセンサにより測定される作用角で最小の値を示す一のセンサの測定値と前記下限値との差が所定値となったときに前記駆動源の動作速度をそれまでよりも遅くし、その後、前記動作部が前記制限部に当接したことを前記検知手段により検知される前に、該一のセンサにより測定される作用角が下限値よりも小さくなった場合には、該一のセンサが故障していると特定する特定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の動弁システム。
【請求項２】
前記特定手段は、前記動作部が前記制限部に当接したことを前記検知手段により検知されたときに、他のセンサにより測定される作用角が前記下限値よりも大きい場合には、該他のセンサが故障していると特定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の動弁システム。
【請求項３】
前記特定手段は、前記一のセンサの測定値と前記下限値との差が所定値となったときに前記駆動源の動作速度をそれまでよりも遅くし、その後、前記一のセンサの測定値が変化しない場合には、他のセンサが故障していると特定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の動弁システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気弁又は排気弁のリフト特性を変更可能な動弁システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
カムとバルブとの間に介在する制御軸をアクチュエータで回転させることにより、カムの回転位置に対するバルブのリフト量を変化させることで、該バルブの作用角を変化させることができる。この内燃機関の動弁システムにおいて、制御軸等の回転角度を測定するセンサを備え、このセンサにより検出される回転角度に基づいて作用角のフィードバック制御を行うことができる。
【０００３】
このセンサを２つ備えることにより、一方のセンサが故障したときには他方のセンサを用いて作用角のフィードバック制御を行うことができる。しかし、２つのセンサのどちらが故障しているのか判定するのは困難である。これに対し、どのセンサが故障しているのかを特定する以下の技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
すなわち、２つのセンサの出力値を比較して、これらの測定結果が一致しない場合には何れか一方が故障していると判定する。そして、吸気弁の作用角を最小に固定し、このときのセンサからの出力値が、吸気弁の作用角を最小としたときのものと等しければ、そのセンサは正常と判定され、異なれば、異常と判定される。そして、正常なセンサが特定できれば、該正常なセンサを用いて作用角のフィードバック制御を行うことができる。
【０００５】
しかし、作用角が過剰に小さくならないように、動弁システムを構成する部材の動作範囲をストッパ等により制限する場合には、作用角を最小とするときに該部材がストッパ等に衝突する。このときの衝撃により、動弁システムを構成する部材が破損する虞がある。
【特許文献１】特開２００５−１８８４５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記したような種々の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関の動弁システムを構成する部材に加わる衝撃を抑制しつつ、故障したセンサを速やかに特定できる技術の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を達成するために本発明による内燃機関の動弁システムは、以下の手段を採用した。すなわち、本発明による内燃機関の動弁システムは、
カムとバルブとの間に介在する制御軸を回転させることにより、カムの回転位置に対するバルブのリフト量を変化させることで、該バルブの作用角を変化させる内燃機関の動弁システムにおいて、
前記制御軸を回転または揺動させる駆動源と、
前記駆動源からの駆動力を前記制御軸に伝達する伝達装置と、
前記駆動源から前記制御軸までの間に備わる部材の位置を測定することで前記バルブの作用角を測定する複数のセンサと、
前記センサの少なくとも１つにより測定される位置に基づいて作用角のフィードバック制御を行うフィードバック制御手段と、
前記複数のセンサのなかで故障しているセンサがあるか否か判定する判定手段と、
前記駆動源から前記制御軸までの間に備わり作用角の変更に伴い動作する部材である動
作部が作用角の下限値となったときに当接することで該動作部の動作範囲を制限する制限部と、
前記動作部が前記制限部に当接したことを検知する検知手段と、
前記判定手段により何れかのセンサが故障していると判定された場合に、作用角が下限値となる方向へ前記駆動源を制御し、夫々のセンサにより測定される作用角で最小の値を示す一のセンサの測定値と前記下限値との差が所定値となったときに前記駆動源の動作速度をそれまでよりも遅くし、その後、前記動作部が前記制限部に当接したことを前記検知手段により検知される前に、該一のセンサにより測定される作用角が下限値よりも小さくなった場合には、該一のセンサが故障していると特定する特定手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
カムとバルブとの間に介在する制御軸を変位させることで、カムの回転位置に対するバルブのリフト量を変更することができる。これにより、バルブが開く時期を変更するこができるため、該バルブの作用角を変更することもできる。
【０００９】
なお、バルブの作用角は、バルブが開いているときのクランク角度の変化量としても良い。このクランク角度に代えて、カムシャフトの回転角度としても良い。以下、作用角といった場合には、このバルブの作用角を指すものとする。
【００１０】
駆動源から制御軸までの間には、駆動源、伝達装置、制御軸が含まれる。制御軸は駆動源により操作されるが、該駆動源の回転を制御軸に伝えるときに伝達装置を介している。つまり、複数のセンサは、例えば駆動源の回転角、伝達装置に備わるギヤ等の回転角、または制御軸の回転角を測定する。なお、伝達装置にギヤが複数備わっていても良い。複数のセンサは、夫々同じ部材の回転角等を測定しても良く、異なる部材の回転角等を測定しても良い。夫々のセンサの測定精度は、異なっていても良い。また、センサの測定精度は同じであっても良いが、測定対象が異なる場合には、該センサの分解能が異なることもある。
【００１１】
制限部は、駆動源、伝達装置、または制御軸を構成する部材の少なくとも１つの動作範囲を制限する。この部材は、作用角の変更と共に動作する部材（動作部）である。つまり、作用角が規定の下限値よりも小さくならないように、作用角が規定の下限値となったときに、駆動源、伝達装置、または制御軸を構成する部材の少なくとも１つが制限部に当接する。これにより、その部材がそれ以上動かなくなるため、実際の作用角は下限値よりも小さくならない。この制限部は、内燃機関の非作動部に固定されている。また、下限値は、内燃機関の運転状態を正常に保つことができる作用角の最小値となる。
【００１２】
検知手段は、前記複数のセンサを用いずに、動作部が制限部に当接したことを検知する。これには、前記複数のセンサとは異なるセンサを用いても良い。
【００１３】
判定手段は、夫々のセンサ出力に基づいて、何れかのセンサが故障しているか否か判定する。例えば夫々のセンサから得られる作用角の差が閾値以上の場合に何れかのセンサが故障していると判定する。この場合、どのセンサが故障しているのか特定することはできない。
【００１４】
そして、どのセンサが故障しているのか特定するために、まず、夫々のセンサにより測定される作用角で最小の値を示す一のセンサの測定値にしたがって、作用角が下限値となる方向へ駆動源を操作する。つまり、夫々のセンサにより得られる作用角を比較して、最小の値を示すセンサに基づいて作用角のフィードバック制御をしつつ、作用角が下限値となる方向へ駆動源を操作する。これにより、動作部が制限部に近づく。このときの駆動源が作用角を変更する速度を比較的速くすることにより、実際の作用角を下限値に速やかに
近づけることができる。このときの作用角の変更速度は、可及的に速くしても良く、通常の（すなわち、故障しているセンサを特定するとき以外の）変更速度としても良い。作用角が最小の値を示す一のセンサの測定値にしたがって駆動源を制御しているため、動作部が勢い良く制限部に衝突することを抑制できる。なお、作用角が小さくなる側へ変更するのは、作用角が小さくなる側に付勢されているために、作用角が大きくなる側へ変更するよりも速やかに作用角を変更することができるからである。
【００１５】
一方、一のセンサにより測定される作用角と下限値との差が所定値となったときに駆動源の動作速度を、それまでよりも遅くする。つまり、作用角の変更速度をそれまでよりも遅くする。この所定値は、動作部が、そのままの速度で制限部に衝突することを抑制するために設けられる。これは、制限部に当接する直前に速度を遅くすれば良い。また、一のセンサにより測定される作用角が、下限値の直前または下限値の近傍となったときに駆動源の動作速度をそれまでよりも遅くするとしても良い。遅くされた後の動作速度は、動弁システムを構成する部材が破損することのない速度とする。なお、変位速度は、徐々に遅くすることもできるし、段階的に遅くすることもできる。このように、動作速度を遅くすれば、動作部が制限部に勢い良く衝突することを抑制できる。
【００１６】
その後、動作部が制限部に当接したことを検知手段により検知される前に、一のセンサにより測定される作用角が下限値よりも小さくなった場合には、該一のセンサが故障していると特定することができる。つまり、制限部が存在するために実際の作用角が下限値よりも小さくなることはないにもかかわらず、一のセンサにより測定される作用角が下限値よりも小さくなった場合には、該一のセンサが故障していると特定することができる。ここで、動作部が制限部に当接したことを検知手段により検知される前とは、該動作部がまだ制限部に当接していないことを意味する。
【００１７】
このようにして、作用角の下限値近傍までは速やかに作用角を変更することで、故障センサの特定を速やかに行うことができる。また、作用角の下限値近傍では、作用角の変更速度を遅くするため、動作部が制限部に当接するときの衝撃を小さくすることができる。
【００１８】
なお、本発明においては、前記特定手段は、前記動作部が前記制限部に当接したことを前記検知手段により検知されたときに、他のセンサにより測定される作用角が前記下限値よりも大きい場合には、該他のセンサが故障していると特定することができる。
【００１９】
つまり、動作部が制限部に当接しているので、実際の作用角は下限値となっているのに対し、センサの出力により得られる作用角が下限値となっていない場合には、該センサが故障していると特定できる。
【００２０】
また、本発明においては、前記特定手段は、前記一のセンサの測定値と前記下限値との差が所定値となったときに前記駆動源の動作速度をそれまでよりも遅くし、その後、前記一のセンサの測定値が変化しない場合には、他のセンサが故障していると特定することができる。
【００２１】
つまり、一のセンサが正常の場合には、一のセンサの測定値と下限値との差が所定値となったときの実際の作用角と下限値との差はほとんどないため、その後に作用角はほとんど変化しないことになる。つまり、一のセンサの測定値が変化しない場合には、実際の作用角が下限値となっていることを意味しており、この場合、他のセンサが故障していると特定できる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、内燃機関の動弁システムを構成する部材に加わる衝撃を抑制しつつ、
故障したセンサを速やかに特定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００２４】
＜実施例１＞
［システムの構成］
図１は、実施例１のシステム構成を説明するための図である。本実例１のシステムは、内燃機関１を備えている。内燃機関１は、複数の気筒２を有している。図１には、複数気筒のうちの１気筒のみを示している。
【００２５】
内燃機関１は、内部にピストン３を有するシリンダブロック４を備えている。ピストン３は、クランク機構を介してクランクシャフト５と接続されている。クランクシャフト５の近傍には、クランク角センサ６が設けられている。クランク角センサ６は、クランクシャフト５の回転角度（すなわち、クランク角）を検出するように構成されている。
【００２６】
シリンダブロック４の上部にはシリンダヘッド８が組み付けられている。ピストン３上面からシリンダヘッド８までの空間は燃焼室１０を形成している。
【００２７】
シリンダヘッド８は、燃焼室１０に通じる吸気ポート１２を備えている。この吸気ポート１２と燃焼室１０との接続部には吸気バルブ１４が設けられている。本実施例１のシステムは、気筒２毎に設けられた複数の吸気ポート１２に対応して複数の吸気バルブ１４を備えている。図１には、吸気ポート１２と吸気バルブ１４とをそれぞれ１つずつ示している。吸気バルブ１４と吸気カム軸１５に設けられた吸気カム１６との間には、可変動弁装置１８が設けられている。可変動弁装置１８は、吸気バルブ１４の開弁特性を機械的に変更可能に構成されている。なお、可変動弁装置１８の詳細については、後述する。
【００２８】
また、シリンダヘッド８は、燃焼室１０に通じる排気ポート２８を備えている。排気ポート２８と燃焼室１０との接続部には排気バルブ２９が設けられている。
【００２９】
また、本実施例のシステムは、電子制御装置としてのＥＣＵ６０を備えている。ＥＣＵ６０の出力側には、可変動弁装置１８等が接続されている。ＥＣＵ６０の入力側には、クランク角センサ６の他、運転者がアクセルペダル２３を踏み込んだ量に応じた電気信号を出力するアクセル開度センサ２４等が接続されている。ＥＣＵ６０は、各センサの出力に基づいて、燃料噴射制御や点火時期制御のような内燃機関１全体の制御を実行する。
【００３０】
また、ＥＣＵ６０は、クランク角センサ６の出力に基づいて、機関回転数を算出する。さらに、ＥＣＵ６０は、アクセル開度センサ２４の出力に基づいて、機関負荷を算出する。また、ＥＣＵ６０には、バッテリ２５が接続されており、このバッテリ２５から後述する電動モータ８６へ電力が供給される。
【００３１】
［可変動弁装置の構成］
図２は、図１に示すシステムにおいて、可変動弁装置１８の構成を説明するための斜視図である。
【００３２】
図２に示すように、吸気カム軸１５には、１気筒当たり２つの吸気カム１６，１７が設けられている。そして、主カムである第１吸気カム１６を中心にして、２つの吸気バルブ１４Ｌ，１４Ｒが左右対称に配置されている。第１吸気カム１６と吸気バルブ１４Ｌ，１４Ｒとの間には、第１吸気カム１６の回転運動に各吸気バルブ１４Ｌ，１４Ｒのリフト運
動を連動させる可変動弁機構４０Ｌ，４０Ｒがそれぞれ設けられている。一方、第２吸気カム１７は、第１吸気カム１６との間で、第２吸気バルブ１４Ｒを挟むようにして配置されている。第２吸気カム１７と第２吸気バルブ１４Ｒとの間には、第２吸気カム１７の回転運動に第２吸気バルブ１４Ｒのリフト運動を連動させる固定動弁機構７０が設けられている。本可変動弁装置１８は、第２吸気バルブ１４Ｒのリフト連動の連動先を、可変動弁機構４０Ｒと固定動弁機構７０との間で選択的に切り換えることができるように構成されている。なお、本実施例では、固定動弁機構７０の説明は省略する。
【００３３】
（１）可変動弁機構の構成
図３は、図２に示す可変動弁装置１８における可変動弁機構４０の構成を説明するための図である。具体的には、図３は、可変動弁機構４０を吸気カム軸１５の軸方向から見た図である。尚、左右の可変動弁機構４０Ｌ，４０Ｒは、基本的には、第１吸気カム１６に対して対称形であるので、ここでは左右の可変動弁機構４０Ｌ，４０Ｒを区別することなくその構成を説明する。また、本明細書および図面では、左右の可変動弁機構４０Ｌ，４０Ｒを区別しないときには、単に可変動弁機構４０と表記する。同様に、可変動弁機構４０Ｌ，４０Ｒの各構成部品や吸気バルブ１４Ｌ，１４Ｒ等の対称に配置されている部品については、特に区別をする必要がある時以外は、左右を区別するＬ、Ｒの記号は付けないものとする。
【００３４】
図３に示すように、ロッカーアーム３５は吸気バルブ１４によって支持されている。可変動弁機構４０は、第１吸気カム１６とロッカーアーム３５との間に介在している。可変動弁機構４０は、第１吸気カム１６の回転運動とロッカーアーム３５の揺動運動との連動状態を連続的に変化させるように構成されている。
【００３５】
可変動弁機構４０は、吸気カム軸１５と平行に配置された制御軸４１を有している。制御軸４１は、回転駆動可能に構成されている。また、図３に示すように、制御軸４１には、制御アーム４２がボルト４３によって固定されている。制御アーム４２の一部は、制御軸４１の径方向に突出している。制御アーム４２の突出部には、中間アーム４４がピン４５によって取り付けられている。ピン４５は、制御軸４１の中心から偏心した位置に配置されている。よって、中間アーム４４は、ピン４５を中心にして揺動するように構成されている。中間アーム４４の先端部には、後述するローラ５２，５３が回転可能に設けられている。
【００３６】
制御軸４１には、揺動カムアーム５０が揺動可能に支持されている。揺動カムアーム５０は、第１吸気カム１６に対向する側に、スライド面５０ａを有している。スライド面５０ａは、第２ローラ５３に接触するように形成されている。スライド面５０ａは、第２ローラ５３が揺動カムアーム５０の先端側から制御軸４１の軸中心側に向かって移動するほど、第１吸気カム１６との間隔が徐々に狭まるような曲面で形成されている。また、揺動カムアーム５０は、スライド面５０ａの反対側に、揺動カム面５１を有している。揺動カム面５１は、揺動カムアーム５０の揺動中心からの距離が一定となるように形成された非作用面５１ａと、非作用面５１ａから離れた位置ほど制御軸４１の軸中心からの距離が遠くなるように形成された作用面５１ｂとで構成されている。
【００３７】
スライド面５０ａと第１吸気カム１６の周面との間には、第１ローラ５２と第２ローラ５３が配置されている。より具体的には、第１ローラ５２は、第１吸気カム１６の周面と接触するように配置されている。また、第２ローラ５３は、揺動カムアーム５０のスライド面５０ａに接触するように配置されている。第１ローラ５２と第２ローラ５３とは、上記中間アーム４４の先端部に固定された連結軸５４によって回転自在に支持されている。中間アーム４４は、ピン４５を支点として揺動するので、これらのローラ５２，５３もピン４５から一定距離を保ちながらスライド面５０ａおよび第１吸気カム１６の周面に沿っ
て揺動する。
【００３８】
また、揺動カムアーム５０には、バネ座５０ｂが形成されている。このバネ座５０ｂには、ロストモーションスプリング３８の一端が掛けられている。ロストモーションスプリング３８の他端は、内燃機関１の静止部位に固定されている。ロストモーションスプリング３８は圧縮バネである。ロストモーションスプリング３８から受ける付勢力により、揺動カムアーム５０のスライド面５０ａが第２ローラ５３に押し当てられ、更に、第１ローラ５２が第１吸気カム１６に押し当てられる。これにより、第１ローラ５２及び第２ローラ５３は、スライド面５０ａと第１吸気カム１６の周面とに両側から挟み込まれた状態で位置決めされる。
【００３９】
揺動カムアーム５０の下方には、上記ロッカーアーム３５が配置されている。ロッカーアーム３５には、揺動カム面５１に対向するようにロッカーローラ３６が設けられている。ロッカーローラ３６は、ロッカーアーム３５の中間部に回転自在に取り付けられている。ロッカーアーム３５の一端は、バルブ１４のバルブシャフト１４ａによって支持されており、ロッカーアーム３５の他端は、油圧式ラッシュアジャスタ３７によって回転自在に支持されている。リフト作動の際、バルブシャフト１４ａは、バルブスプリング１４ｂによって、閉方向、すなわち、ロッカーアーム３５を押し上げる方向に付勢されている。ロッカーローラ３６は、この付勢力と油圧式ラッシュアジャスタ３７によって揺動カムアーム５０の揺動カム面５１に押し当てられている。
【００４０】
上述した可変動弁機構４０の構成によれば、第１吸気カム１６の回転に伴って、第１吸気カム１６の押圧力が第１ローラ５２及び第２ローラ５３を介してスライド面５０ａに伝達される。その結果、揺動カム面５１とロッカーローラ３６との接点が非作用面５１ａから作用面５１ｂにまで及ぶと、ロッカーアーム３５が押し下げられ、バルブ１４が開弁する。
【００４１】
また、可変動弁機構４０の構成によれば、制御軸４１の回転角度を変化させると、スライド面５０ａ上における第２ローラ５３の位置が変化し、リフト動作時の揺動カムアーム５０の揺動範囲が変化する。より具体的には、制御軸４１を図３における反時計回り方向に回転させると、スライド面５０ａ上における第２ローラ５３の位置が揺動カムアーム５０の先端側に移動する。そうすると、第１吸気カム１６の押圧力が伝達されることで揺動カムアーム５０が揺動動作を開始した後に、現実にロッカーアーム３５が押圧され始めるまでに要する揺動カムアーム５０の回転角度は、制御軸４１が図３における反時計回り方向に回転するほど大きくなる。つまり、制御軸４１を図３における反時計回り方向に回転させることにより、バルブ１４の作用角及びリフト量を小さくすることができる。逆に、制御軸４１を時計回り方向に回転させることにより、バルブ１４の作用角及びリフト量を大きくすることができる。
【００４２】
［伝達装置の構成］
図４は、本実施例に係る伝達装置８０の概略構成図である。本実施例では、電動モータ８６により制御軸４１が駆動される。そして、電動モータ８６からの駆動力を制御軸４１へ伝達するために伝達装置８０が備わる。
【００４３】
ここで、制御軸４１の一端には、該制御軸４１の中心軸を中心として揺動する扇形ギヤ８１が固定されている。この扇形ギヤ８１の回転角度と、制御軸４１の回転角度とは等しくなる。この扇形ギヤ８１は、減速ギヤ８２と噛み合っている。
【００４４】
減速ギヤ８２の中心には、制御軸４１と平行に配置される連結軸８３の一端が接続されている。減速ギヤ８２は、連結軸８３の中心軸を中心として回転する。また、連結軸８３
の多端は、ウォームホイール８４の中心に接続されている。ウォームホイール８４は、連結軸８３を中心として回転する。つまり、減速ギヤ８２と連結軸８３とウォームホイール８４とは、回転角度が等しくなる。
【００４５】
そして、ウォームホイール８４には、ウォーム８５が噛み合っている。このウォーム８５は、電動モータ８６に接続されており、該電動モータ８６と同じ速度で回転する。よって、制御軸４１は、電動モータ８６により回転駆動可能に構成されている。
【００４６】
このように、伝達装置８０は、扇形ギヤ８１、減速ギヤ８２、連結軸８３、ウォームホイール８４、ウォーム８５により構成されている。
【００４７】
ウォームホイール８４には、該ウォームホイールの回転角度を測定する第１センサ９１が備わる。第１センサ９１は、連結軸８３及び減速ギヤ８２の回転角度を測定しているともいえる。また、扇形ギヤ８１には、該扇形ギヤ８１の回転角度を測定する第２センサ９２が備わる。第２センサ９２は、制御軸４１の回転角度を測定しているともいえる。第１センサ９１および第２センサ９２の出力信号は、ＥＣＵ６０に入力される。なお、本実施例においては電動モータ８６が、本発明における駆動源に相当する。また、本実施例においては第１センサ９１及び第２センサ９２が、本発明における複数のセンサに相当する。
【００４８】
なお、本実施例では、作用角が変化する範囲を適正な範囲に制限するために、扇形ギヤ８１の回転角度を制限する下限側制限部８７と、上限側制限部８８と、が備わる。ここで、図５は、扇形ギヤ８１と下限側制限部８７及び上限側制限部８８との関係を示した図である。下限側制限部８７及び上限側制限部８８は、夫々シリンダヘッド８の非作動部に固定されている。下限側制限部８７は、扇形ギヤ８１が作用角の小さくなる方向へ回転しすぎないように、作用角が小さくなる方向の回転角度を制限する。扇形ギヤ８１が下限側制限部８７に接しているときには、作用角が下限値となる。一方、上限側制限部８８は、扇形ギヤ８１が作用角の大きくなる方向へ回転しすぎないように、作用角が大きくなる方向の回転角度を制限する。扇形ギヤ８１が上限側制限部８８に接しているときには、作用角が上限値となる。なお、本実施例においては下限側制限部８７が、本発明における制限部に相当する。また、本実施例においては扇形ギヤ８１が、本発明における動作部に相当する。
【００４９】
［実施例１の特徴］
本実施例では、通常、第１センサ９１により測定される回転角度に基づいて作用角のフィードバック制御を行う。この第１センサ９１により測定される回転角度により、作用角を測定することができる。つまり、作用角のフィードバック制御は、第１センサ９１により測定される作用角が目標作用角となるように、電動モータ８６を制御することにより行なわれる。しかし、第１センサ９１が故障した場合には、第２センサ９２により得られる作用角に基づいてフィードバック制御を行う。つまり、第２センサ９２により測定される作用角が目標作用角となるように、電動モータ８６を制御する。なお、本実施例においては作用角のフィードバック制御を行うＥＣＵ６０が、本発明におけるフィードバック制御手段に相当する。
【００５０】
ところで、第１センサ９１と第２センサ９２とで夫々得られる作用角に差がある場合には、どちらかのセンサが故障していると判定することはできるが、どちらのセンサが故障しているのか特定することはできない。そこで本実施例では、以下のようにして、故障しているセンサを特定する。
【００５１】
すなわち、夫々のセンサで得られる作用角のうち、小さい作用角を示す一方のセンサに基づいて、実際の作用角が下限値となる方向へ電動モータ８６を制御する。そして、一方
のセンサで得られる作用角が、下限値近傍となった場合には、作用角の変更速度を遅くする。つまり、電動モータ８６の回転速度を遅くする。この下限値近傍とは、一方のセンサで得られる作用角と下限値との差が所定値以下となったときとしても良い。この所定値は、電動モータ８６の回転速度を遅くする前に扇形ギヤ８１が下限側制限部８７に衝突することを防ぐことができる範囲で可及的に小さくすることが望ましい。この所定値は、例えば、一方のセンサの測定誤差の最大値に設定することができる。つまり、一方のセンサが正常であっても、測定誤差があるため、実際の作用角よりも測定される作用角のほうが小さくなることがあるので、このような場合であっても、電動モータ８６の回転速度を遅くする前に扇形ギヤ８１が下限側制限部８７に衝突することを防ぐようにする。
【００５２】
ここで、実際の作用角が下限値となる方向へ電動モータ８６を制御するのは、ロストモーションスプリング３８の付勢力が、常に作用角を小さくする方向へ働いているため、作用角を大きくするよりも小さくするほうが速やかに変更可能だからである。つまり、故障しているセンサを速やかに特定することができるためである。
【００５３】
また、小さい作用角を示す一方のセンサに基づいて電動モータ８６を制御するのは、作用角を下限値へ向けて変更するときに、大きい作用角を示す他方のセンサに基づいて電動モータ８６を制御すると、扇形ギヤ８１が下限側制限部８７に勢い良く衝突する虞があるためである。例えば、一方のセンサが故障している場合には、他方のセンサにより得られる作用角が正しいことになる。この場合、一方のセンサにより得られる作用角が下限値近傍となっていても、実際の作用角は下限値となっていないので、扇形ギヤ８１が下限側制限部８７に勢い良く衝突することが抑制される。また、他方のセンサが故障している場合には、一方のセンサにより得られる作用角が正しいことになる。この場合、一方のセンサにより得られる作用角が下限値近傍となっているときには、実際の作用角も下限値近傍となっている。そして、一方にセンサにより得られる作用角が下限値近傍となるときには、作用角の変更速度が遅くされるため、扇形ギヤ８１が下限側制限部８７に勢い良く衝突することが抑制される。
【００５４】
一方のセンサで得られる作用角が下限値近傍となった後の作用角の変更速度は、少なくとも、それまでよりも遅くする。この変更速度は、例えば扇形ギヤ８１が下限側制限部８７に衝突しても伝達装置８０等が故障しない程度とすることができる。
【００５５】
そして、一方のセンサで得られる作用角が下限値近傍となり、作用角の変更速度が遅くなった後に、一方のセンサにより得られる作用角が下限値よりも小さくなった場合には、該一方のセンサが故障していると特定することができる。つまり、一方のセンサで得られる作用角が下限値となっても、実際の作用角は下限値に到達していないため、一方のセンサで得られる作用角は更に小さくなる。そして、他方のセンサにより得られる作用角が下限値となるまで実際の作用角は小さくなるので、一方のセンサにより得られる作用角は下限値よりも小さくなる。
【００５６】
また、一方のセンサで得られる作用角が下限値近傍となり、作用角の変更速度が遅くなった後に、該一方のセンサで得られる作用角が変化しない場合には、一方のセンサが正常であり、他方のセンサが故障していると特定することができる。ここで、一方のセンサが正常であれば、該一方のセンサで得られる作用角が下限値となったときには、実際の作用角も下限値となっている。つまり、扇形ギヤ８１が下限側制限部８７に当接しているため、実際の作用角がそれ以上小さくなることはない。そのため、一方のセンサにより得られる作用角も小さくならずに、下限値で一定となる。この場合、他方のセンサで得られる作用角は下限値よりも大きくなっている。
【００５７】
さらに、一方のセンサで得られる作用角が下限値近傍となり、作用角の変更速度が遅く
なった後に、他方のセンサで得られる作用角が下限値よりも大きな値で変化しない場合には、該他方のセンサが故障していると特定することができる。ここで、一方のセンサが正常であれば、一方のセンサで得られる作用角が下限値となったときに、実際の作用角も下限値となっている。つまり、扇形ギヤ８１が下限側制限部８７に当接しているため、実際の作用角がそれ以上小さくなることはない。そのため、他方のセンサにより得られる作用角も小さくならずに、下限値よりも大きな値で一定となる。これは、電動モータ８６に電力が供給されているにもかかわらず、他方のセンサにより得られる作用角が変化しないときに該他方のセンサが故障しているとしても良い。
【００５８】
なお、扇形ギヤ８１が実際に下限側制限部８７に当接しているか否か、つまり、実際の作用角が下限値となっているか否かは、電動モータ８６に流れる電流値を測定することにより、判定可能である。つまり、扇形ギヤ８１が下限側制限部８７に当接すると、電動モータ８６の負荷が大きくなるため、電流値が大きくなる。電流値が閾値以上大きくなったときに、扇形ギヤ８１が実際に下限側制限部８７に当接していると判定することができる。この閾値は、予め実験等により求めることができる。なお、本実施例においては扇形ギヤ８１が実際に下限側制限部８７に当接していることを検知するＥＣＵ６０が、本発明における検知手段に相当する。
【００５９】
図６は、第２センサ９２が故障している場合であって本実施例に係る故障センサの特定を行っているときの、各センサの出力値の推移を示している。図６（Ａ）は、何れかのセンサが故障していると判定されたときを示し、図６（Ｂ）は、一方のセンサにより得られる作用角が下限値近傍となったときを示し、図６（Ｃ）は、作用角の変更速度を遅くした後を示している。白丸が第１センサ９１の出力値を示し、黒丸が第２センサ９２の出力値を示している。実線は第１センサ９１の出力値が変化するときの軌跡を示し、一点鎖線は第２センサ９２の出力値が変化するときの軌跡を示している。また、作用角の１００（°ＣＡ）は下限値であり、２５０（°ＣＡ）は上限値である。センサ出力とは、センサから出力される電気信号であり、作用角とは異なる。
【００６０】
図６（Ａ）では、第２センサ９２が故障しているため、第１センサ９１により得られる作用角（２００°ＣＡ）と、第２センサ９２により得られる作用角（１７０°ＣＡ）と、に差がある。そして、第２センサ９２により得られる作用角（１７０°ＣＡ）のほうが、第１センサ９１により得られる作用角（２００°ＣＡ）よりも小さいため、該第２センサ９２により得られる作用角に基づいて電動モータ８６が操作される。
【００６１】
図６（Ｂ）では、第２センサ９２により得られる作用角が、最初に下限値（１００°ＣＡ）近傍に到達している。つまり、このときには、第１センサ９１により得られる作用角（１３０°ＣＡ）は、下限値（１００°ＣＡ）に到達していない。そして、ここから作用角の変更速度が遅くされる。図６（Ｃ）では、第２センサ９２により得られる作用角（９５°ＣＡ）が、下限値（１００°ＣＡ）よりも小さくなっている。これにより、第２センサ９２が故障していると特定される。
【００６２】
次に、図７は、本実施例に係る第１センサ９１及び第２センサ９２の故障判定のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは所定の時間毎に、ＥＣＵ６０により繰り返し実行される。
【００６３】
ステップＳ１０１では、ＥＣＵ６０は、第１センサ９１により得られる作用角と、第２センサ９２により得られる作用角と、の差が閾値以上であるか否か判定する。この閾値は、何れかのセンサが故障したときに現れる差として予め設定しておく。なお、夫々のセンサにより得られる作用角と、そのときの目標作用角（ＥＣＵ６０からの指令値としても良い。）とを比較して、故障を判定しても良い。
【００６４】
ステップＳ１０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０２へ進み、意一方否定判定がなされた場合にはステップ１１３へ進む。なお、何れのセンサも正常である場合には、ステップ１１３において第１センサ９１により得られる作用角に基づいてフィードバック制御を行う。なお、本実施例においてはステップ１０１を処理するＥＣＵ６０が、本発明における判定手段に相当する。
【００６５】
ステップＳ１０２では、ＥＣＵ６０は、第１センサ９１により得られる作用角が、第２センサ９２により得られる作用角よりも大きいか否か判定する。つまり、どちらのセンサにより得られる作用角に基づいて、作用角を下限値まで小さくするのか判定する。
【００６６】
ステップＳ１０２で肯定判定がなされた場合には、第２センサ９２により得られる作用角の方が小さいため、該作用角に基づいて故障センサの特定を行うべくステップＳ１０３へ進む。一方、ステップＳ１０２で否定判定がなされた場合には、第１センサ９１により得られる作用角の方が小さいため、該作用角に基づいて故障センサの特定を行うべくステップＳ１０８へ進む。
【００６７】
ステップＳ１０３では、ＥＣＵ６０は、第２センサ９２により得られる作用角に基づいて、作用角が下限値近傍となるまで、電動モータ８６を回転させる。
【００６８】
ステップＳ１０４では、ＥＣＵ６０は、電動モータ８６の回転速度をそれまでよりも遅くする。つまり、作用角の変更速度を遅くしつつ、作用角をさらに小さくする。
【００６９】
ステップＳ１０５では、ＥＣＵ６０は、第２センサ９２により得られる作用角が下限値よりも小さいか否か判定する。つまり、第２センサ９２により得られる作用角に基づいて、該第２センサ９２が故障しているか否か判定している。
【００７０】
ステップＳ１０５で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０６へ進み、一方否定判定がなされた場合にはステップＳ１０７へ進む。
【００７１】
ステップＳ１０６では、ＥＣＵ６０は、第２センサ９２が故障していると特定する。つまり、第１センサ９１は正常であるとされる。
【００７２】
ステップＳ１０７では、ＥＣＵ６０は、第１センサ９１が故障していると特定する。つまり、第２センサは正常であるとされる。なお、ステップ１０４以降で第１センサ９１により得られる作用角または第２センサ９２により得られる作用角に変化がない場合に、第１センサ９１が故障していると特定しても良い。
【００７３】
ステップＳ１０８では、ＥＣＵ６０は、第１センサ９１により得られる作用角に基づいて、作用角が下限値近傍となるまで、電動モータ８６を回転させる。
【００７４】
ステップＳ１０９では、ＥＣＵ６０は、電動モータ８６の回転速度をそれまでよりも遅くする。つまり、作用角の変更速度を遅くしつつ、作用角をさらに小さくする。
【００７５】
ステップＳ１１０では、ＥＣＵ６０は、第１センサ９１により得られる作用角が下限値よりも小さいか否か判定する。つまり、第１センサ９１により得られる作用角に基づいて、該第１センサ９１が故障しているか否か判定している。
【００７６】
ステップＳ１１０で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１１１へ進み、一方否定判定がなされた場合にはステップＳ１１２へ進む。
【００７７】
ステップＳ１１１では、ＥＣＵ６０は、第１センサ９１が故障していると特定する。つまり、第２センサ９２は正常であるとされる。
【００７８】
ステップＳ１１２では、ＥＣＵ６０は、第２センサ９２が故障していると特定する。つまり、第１センサ９１は正常であるとされる。なお、ステップ１０９以降で第１センサ９１により得られる作用角または第２センサ９２により得られる作用角に変化がない場合に、第２センサ９２が故障していると特定しても良い。
【００７９】
ステップＳ１１３では、正常なセンサに基づいて作用角のフィードバック制御を行う。このときに、何れかのセンサが故障しているのか分かるように、警告ランプの点灯等を行っても良い。
【００８０】
なお、ステップＳ１０５及びステップＳ１１０では、センサにより得られる作用角が下限値よりも小さいか否か判定することにより故障しているセンサを特定しているが、これに代えて、作用角が下限値よりも大きな値で一定となるセンサが故障しているセンサであると特定しても良い。また、作用角が下限値で一定となるセンサが正常なセンサであると特定しても良い。本実施例においてはステップ１０３からステップ１０７を処理するＥＣＵ６０、またはステップ１０８からステップ１１２を処理するＥＣＵ６０が、本発明における特定手段に相当する。
【００８１】
以上説明したように本実施例によれば、第１センサ９１または第２センサ９２の何れかが故障したときに、故障したセンサを特定することができる。しかも、扇形ギヤ８１が下限側制限部８７に勢い良く衝突することを抑制しつつ速やかに故障したセンサを特定することができる。
【００８２】
なお、本実施例では、位置測定用のセンサを２つ備えているが、３つ以上備えている場合にも同様に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】実施例のシステム構成を説明するための図である。
【図２】図１に示すシステムにおいて、可変動弁装置の構成を説明するための斜視図である。
【図３】図２に示す可変動弁装置における可変動弁機構の構成を説明するための図である。
【図４】実施例に係る伝達装置の概略構成図である。
【図５】扇形ギヤと下限側制限部及び上限側制限部との関係を示した図である。
【図６】第２センサが故障している場合であって本実施例に係る故障センサの特定を行っているときの、各センサの出力値の推移を示している。図６（Ａ）は、何れかのセンサが故障していると判定されたときを示し、図６（Ｂ）は、一方のセンサにより得られる作用角が下限値近傍となったときを示し、図６（Ｃ）は、作用角の変更速度を遅くした後を示している。
【図７】実施例に係る第１センサ及び第２センサの故障判定のフローを示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００８４】
１     内燃機関
１２   吸気ポート
１４   吸気バルブ
１４ｂ バルブスプリング
１５   吸気カム軸
１６   第１吸気カム
１７   第２吸気カム
１８   可変動弁装置
２３   アクセルペダル
２４   アクセル開度センサ
２５   バッテリ
４０   可変動弁機構
４１   制御軸
５０   揺動カムアーム
６０   ＥＣＵ
８０   伝達装置
８１   扇形ギヤ
８２   減速ギヤ
８３   連結軸
８４   ウォームホイール
８５   ウォーム
８６   電動モータ
８７   下限側制限部
８８   上限側制限部
９１   第１センサ
９２   第２センサ
【図１】
2009299648.tif 000003
【図２】
2009299648.tif 000004
【図３】
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【図４】
2009299648.tif 000006
【図５】
2009299648.tif 000007
【図６】
2009299648.tif 000008
【図７】
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