(57)【要約】【課題】フェイルセーフや次の機関始動のために、所望の中間作動角に簡単な構成で確実に固定保持できるようにする。【解決手段】作動角を連続的に可変制御し得る第１可変動弁機構５は、制御軸３２の回転位置をアクチュエータによって変えることで作動角が定まる。制御軸３２のストッパプレート５１に係合孔５４が形成され、シリンダヘッド側に、油圧供給の遮断時に突出するストッパピン５５を備え、所定の中間作動角において両者が係合可能である。システムフェイル時には、ストッパピン５５を突出させるとともに、制御軸３２を一旦大作動角側へ動かし、バルブスプリング反力で制御軸３２が徐々に小作動角側へ戻るのを利用して、自然にストッパピン５５を係合孔５４に係合させる。これにより、ストッパの構成が簡素となる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータにより回転位置が制御される制御軸を有し、この制御軸の回転位置に応じて弁の作動角が連続的に変更されるとともに、バルブリフトに伴う反力によって上記制御軸が作動角縮小方向への付勢力を受ける可変動弁機構と、
オン位置およびオフ位置に切換可能であるとともに、上記オン位置においては、上記制御軸が所定の中間作動角に対応する回転位置となったときに、該制御軸もしくは上記アクチュエータの可動部と機械的に係合して制御軸を固定する中間ストッパと、
上記中間作動角に固定保持することが要求されたときに、上記中間ストッパをオン位置に切り換えるとともに、上記アクチュエータを介して上記制御軸を大作動角側へ動かした後に該アクチュエータの駆動を停止する制御手段と、
を備えていることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
【請求項２】
システムフェイルを検知したときに上記中間作動角への固定保持を行うことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項３】
上記中間作動角が始動に適した値に設定されているとともに、内燃機関の停止の際に上記中間作動角への固定保持を行うことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項４】
上記の固定保持の要求があった直前の作動角の大きさをその検出値もしくは運転条件から求め、上記の所定の中間作動角よりも小さいときにのみ制御軸を大作動角側へ動かすことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項５】
上記作動角の中心角を連続的に変更可能な位相可変機構をさらに備え、上記制御手段は、上記制御軸を大作動角側へ動かす際に上記中心角を遅角側へ補正することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項６】
吸気通路に必要な負圧を生成するために設けられた電子制御スロットル弁をさらに備え、上記制御手段は、上記制御軸を大作動角側へ動かす際に上記電子制御スロットル弁の開度を減少補正することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項７】
上記中間ストッパは、オン位置において突出側へ付勢されるストッパピンからなり、上記制御軸が所定の中間作動角に対応する回転位置となったときに該制御軸側の凹部に係合することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項８】
上記可変動弁機構は、
内燃機関本体に回転自在に支持され、かつ内燃機関の回転に同期して回転するとともに、駆動偏心カムを備えた駆動軸と、
上記偏心カムの外周に回転可能に嵌合したリンクアームと、
上記制御軸に設けられた制御偏心カムと、
上記制御偏心カムに回転可能に装着され、かつ上記リンクアームにより揺動されるロッカアームと、
上記駆動軸に回転自在に支持されるとともに、上記ロッカアームにリンクを介して連結され、該ロッカアームに伴って揺動することにより弁を押圧する揺動カムと、
を備え、上記制御軸の制御偏心カムの回転位置によって弁のリフトがその作動角とともに増減変化することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の内燃機関の可変動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の吸気弁もしくは排気弁の作動角を連続的に変更することができる可変動弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガソリン機関においては、一般に吸気通路中に設けたスロットル弁の開度制御によって吸気量を制御しているが、良く知られているように、この種の方式では、特にスロットル弁開度の小さな中低負荷時におけるポンピングロスが大きい、という問題がある。これに対し、吸気弁の開閉時期やリフト量を変化させることで、スロットル弁に依存せずに吸気量を制御しようとする試みが以前からなされている。
【０００３】
特許文献１は、本出願人が先に提案したものであるが、吸気弁の動弁装置として、吸気弁のリフト・作動角を同時にかつ連続的に拡大，縮小可能な可変動弁装置（リフト・作動角可変機構）を、作動角の中心角の位置を連続的に遅進させる第２の可変動弁機構（位相可変機構）と組み合わせ、機関運転状態に応じて、主に吸気弁の開閉時期を変化させることで、吸入空気量を制御するようにした内燃機関の吸入空気量制御装置が開示されている。
【０００４】
また特許文献２には、同様の可変動弁装置において、リフト・作動角を決定する制御軸と電動アクチュエータとの間に油圧制御式の回転伝達機構を介在させ、最小リフト・作動角および最大リフト・作動角の近傍に制御するには油圧制御式の回転伝達機構の駆動が必要なものとして、電動アクチュエータの故障時に、リフト・作動角がある範囲内に制限されるようにした構成が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−２５６９０５号公報
【特許文献２】特開２０００−２２７０１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような作動角を連続的に可変制御する可変動弁装置においては、その可変制御領域が大きく与えられると、例えば制御軸の回転位置を検出するセンサの故障などのシステムフェイル時に、作動角が極端な状態に制御され、機関の運転が不能となり易い。また、システムフェイルでなくても、機関の運転停止時に極端な制御位置のまま停止すると、次の始動の際に、始動に時間がかかるといった不具合が生じる。
【０００６】
一方、特許文献２の構成は、実質的に電動アクチュエータと油圧制御式のアクチュエータとが二重に設けられている形となり、その構成ならびに制御が複雑なものとなっている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで、この発明は、アクチュエータにより回転位置が制御される制御軸を有し、この制御軸の回転位置に応じて弁の作動角が連続的に変更されるとともに、バルブリフトに伴う反力によって上記制御軸が作動角縮小方向への付勢力を受ける可変動弁機構と、オン位置およびオフ位置に切換可能であるとともに、上記オン位置においては、上記制御軸が所定の中間作動角に対応する回転位置となったときに、該制御軸もしくは上記アクチュエータの可動部と機械的に係合して制御軸を固定する中間ストッパと、上記中間作動角に固定保持することが要求されたときに、上記中間ストッパをオン位置に切り換えるとともに、上記アクチュエータを介して上記制御軸を大作動角側へ動かした後に該アクチュエータの駆動を停止する制御手段と、を備えていることを特徴としている。
【０００８】
例えば、センサ故障などのシステムフェイルを検知したとき、あるいは内燃機関の停止の際などに、上記中間作動角に固定保持することが要求されると、中間ストッパがオン位置に切り換えられ、かつ制御軸が一旦大作動角側へ動かされる。その後、アクチュエータの停止に伴って、制御軸は上記の付勢力により徐々に小作動角側へ回動していき、所定の中間作動角に対応した回転位置となったときに、中間ストッパが機械的に係合して制御軸の回転位置を固定する。これにより、作動角が所定の中間作動角に機械的に保持され、例えば、所定のフェイルセーフ状態での機関の運転が可能となり、あるいは、機関停止後の始動が容易となる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、制御軸が作動角縮小方向へ付勢力を受けることを利用して、中間作動角への固定保持を行う際に一旦制御軸を大作動角側へ動かし、その後、所定の中間作動角位置まで戻ったときに自然に機械的に係合させることができるため、中間ストッパの構成が簡単な構成となり、中間作動角での固定によるフェイルセーフや始動性確保を簡単に実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
図１は、この発明に係る可変動弁装置を利用した内燃機関の吸入空気量制御装置のシステム構成を示す構成説明図であって、内燃機関１は、吸気弁３と排気弁４とを有し、かつ吸気弁３の動弁機構として、吸気弁３のリフト・作動角を連続的に拡大・縮小させることが可能な本発明に係る可変動弁装置すなわち第１可変動弁機構（ＶＥＬ）５と、作動角の中心角を連続的に遅進させることが可能な位相可変機構すなわち第２可変動弁機構（ＶＴＣ）６と、を備えている。また、吸気通路７には、モータ等のアクチュエータにより開度が制御される電子制御スロットル弁２が設けられている。ここで、上記スロットル弁２は、吸気通路７内に、ブローバイガスの処理などのために必要な僅かな負圧（例えば−５０ｍｍＨｇ）を発生させるためだけに用いられており、吸入空気量の調整は、基本的に、上記第１，第２可変動弁機構５，６により吸気弁３のバルブリフト特性を変更することで行われる。すなわち、吸入空気量の調整をスロットル弁開度に依存しない実質的なスロットルレス運転が実現される。これらの第１，第２可変動弁機構５，６および電子制御スロットル弁２は、コントロールユニット１０によって制御されている。
【００１２】
また、燃料噴射弁８が吸気通路７に配設されており、上記のように吸気弁３により調整された吸入空気量に応じた量の燃料が、この燃料噴射弁８から噴射される。従って、内燃機関１の出力は、第１，第２可変動弁機構５，６により吸入空気量を調整することによって制御される。
【００１３】
上記のコントロールユニット１０には、運転者により操作されるアクセルペダルに設けられたアクセル開度センサ１１からのアクセル開度信号ＡＰＯ、エンジン回転速度センサ１２からのエンジン回転速度信号Ｎｅ、吸入空気量センサ１３からの吸入空気量信号、などが入力されており、コントロールユニット１０は、これらの信号に基づいて、燃料噴射量、点火時期、スロットル弁開度、作動角目標値、中心角目標値、等を演算し、燃料噴射弁８、点火プラグ９、スロットル弁２、第１，第２可変動弁機構５，６、等を制御する。また、図示せぬスタータモータを備えており、機関始動時には、図示せぬスタータスイッチ（キースイッチ）からの入力に基づいて、クランキングを含む所定の始動時の制御を実行する。
【００１４】
図２は、上記第１，第２可変動弁機構５，６の構成を示す構成説明図である。これらの第１可変動弁機構５および第２可変動弁機構６は、その機械的な構成は公知であり、例えば、上述した特許文献１に記載の装置と同様の構成を有している。従って、その概要のみを説明する。
【００１５】
リフト・作動角を可変制御する第１可変動弁機構５は、内燃機関１のクランクシャフトにより駆動される駆動軸２２と、この駆動軸２２に固定された駆動偏心カム２３と、回転自在に支持された制御軸３２と、この制御軸３２の制御偏心カム３８に揺動自在に支持されたロッカアーム２６と、吸気弁３のタペット３０に当接する揺動カム２９と、を備えており、上記駆動偏心カム２３とロッカアーム２６とはリンクアーム２４によって連係され、ロッカアーム２６と揺動カム２９とは、リンク部材２８によって連係されている。
【００１６】
上記ロッカアーム２６は、略中央部が上記制御偏心カム３８によって揺動可能に支持されており、その一端部に、連結ピン２５を介して上記リンクアーム２４のアーム部が連係しているとともに、他端部に、連結ピン２７を介して上記リンク部材２８の上端部が連係している。上記制御偏心カム３８は、制御軸３２の軸心から偏心しており、従って、制御軸３２の角度位置に応じてロッカアーム２６の揺動中心は変化する。
【００１７】
上記揺動カム２９は、駆動軸２２の外周に嵌合して回転自在に支持されており、側方へ延びた端部に、連結ピン３７を介して上記リンク部材２８の下端部が連係している。この揺動カム２９の下面には、駆動軸２２と同心状の円弧をなす基円面と、該基円面から所定の曲線を描いて延びるカム面と、が連続して形成されており、これらの基円面ならびにカム面が、揺動カム２９の揺動位置に応じてタペット３０の上面に当接する。
【００１８】
上記制御軸３２は、一端部に設けられたリフト・作動角制御用アクチュエータ３３によって所定角度範囲内で回転するように構成されている。このリフト・作動角制御用アクチュエータ３３は、例えばウォームギア３５を介して制御軸３２を駆動する電動モータからなり、コントロールユニット１０からの制御信号によって制御される。上記制御軸３２の回転角度は、制御軸センサ３４によって検出される。
【００１９】
上記第１可変動弁機構５によれば、上記制御軸３２の回転角度位置に応じて吸気弁３のリフトならびに作動角が、両者同時に、連続的に拡大，縮小し、このリフト・作動角の大小変化に伴い、吸気弁３の開時期と閉時期とがほぼ対称に変化する。リフト・作動角の大きさは、制御軸３２の回転位置によって一義的に定まるので、上記制御軸センサ３４の検出値により、そのときの実際のリフト・作動角が示されることになる。
【００２０】
一方、中心角を可変制御する第２可変動弁機構６は、上記駆動軸２２の前端部に設けられたスプロケット４２と、このスプロケット４２と上記駆動軸２２とを、所定の角度範囲内において相対的に回転させる位相制御用アクチュエータ４３と、から構成されている。上記スプロケット４２は、図示せぬタイミングチェーンもしくはタイミングベルトを介して、クランクシャフトに連動している。上記位相制御用アクチュエータ４３は、本実施例では油圧式の回転型アクチュエータからなり、コントロールユニット１０からの制御信号によって図示せぬ油圧制御弁を介して制御される。この位相制御用アクチュエータ４３の作用によって、スプロケット４２と駆動軸２２とが相対的に回転し、バルブリフトにおけるリフト中心角が遅進する。つまり、リフト特性の曲線自体は変わらずに、全体が進角もしくは遅角する。また、この変化も、連続的に得ることができる。この第２可変動弁機構６の制御状態は、駆動軸２２の回転位置に応答する駆動軸センサ３６によって検出される。
【００２１】
図３は、代表的な運転条件における吸気弁３のバルブリフト特性を示したもので、図示するように、アイドル等の極低負荷域においては、リフト・作動角が最小となり、かつ中心角の位相は、最も遅角した位置となる。これによって、閉時期は、下死点直前位置となる。
【００２２】
アイドル等の極低負荷域よりも負荷の大きな低負荷領域（補機負荷が加わっているアイドル状態を含む）においては、リフト・作動角が大きくなり、かつ中心角は進角した位置となる。このときには、吸気弁閉時期を早めることで、吸気量が比較的少量に制御される。
【００２３】
さらに負荷が増加し、燃焼が安定してくる中負荷域では、リフト・作動角をさらに拡大しつつ、中心角の位相を進角させる。中心角の位相は、中負荷域のある点で、最も進角した状態となる。
【００２４】
また、最大負荷時には、さらにリフト・作動角を拡大し、かつ最適なバルブタイミングとなるように第２可変動弁機構６を制御する。なお、図示するように、機関回転数によっても最適なバルブリフト特性は異なるものとなる。
【００２５】
次に、上記第１可変動弁機構５を所定の中間作動角に固定保持する中間ストッパならびにこれに関連する制御について説明する。
【００２６】
図４〜図７は、中間ストッパの一実施例を示しており、図４に示すように、制御軸３２の中間部に該制御軸３２と一体に略円板状のストッパプレート５１が設けられているとともに、このストッパプレート５１が、シリンダヘッドのカムブラケット５２に形成された凹溝５３内に回転可能に嵌合している。上記ストッパプレート５１は、図６に詳細を示すように、カムブラケット５２よりも上方となる部分に、半径方向外側へ突出した最大作動角ストッパ部５１ａおよび最小作動角ストッパ部５１ｂを有し、これらが各々カムブラケット５２上縁の一部に当接することで、制御軸３２の大作動角側および小作動角側への回転が制限される。従って、ストッパプレート５１ひいては制御軸３２は、図６に示す角度θの範囲にその回転が規制されている。そして、上記凹溝５３内に覆われているストッパプレート５１の適宜位置に、中間ストッパ用の係合孔５４が形成されている。
【００２７】
上記の係合孔５４に対応して、上記カムブラケット５２側に、中間ストッパとなるストッパピン５５が配置されている。このストッパピン５５は、図７に詳細を示すように、凹溝５３内に突出可能な小径のピン部５５ａとその基端に設けられた大径のピストン部５５ｂとからなり、制御軸３２の軸方向に沿ってカムブラケット５２に凹設されたシリンダ部５６に上記ピストン部５５ｂが摺動可能に嵌合して、該シリンダ部５６内を油圧室５７とスプリング収納室５８とに仕切っている。そして、上記スプリング収納室５８内に配置されたコイルスプリング５９によって上記ストッパピン５５が常時突出方向に向けて付勢されているとともに、これに対向する油圧室５７に油路６０を介して所定の油圧を供給することで、ストッパピン５５が凹溝５３内に突出しない位置まで後退するようになっている。上記油路６０は、図５に示すように、オイルポンプ等からなる所定の油圧源６１に電磁弁６２を介して接続されている。
【００２８】
図８は、上記中間ストッパの動作を説明するものであり、図の（Ａ）に示すように、通常の運転中は油圧室５７に油圧が供給されており、中間ストッパはオフ位置となる。つまり、ストッパピン５５は後退し、ストッパプレート５１の回動を阻害することがない。これに対し、電磁弁６２を介して油圧室５７への油圧供給が遮断されると、図の（Ｂ）に示すようにストッパピン５５が凹溝５３内に突出する。但し、このストッパピン５５先端は、ストッパプレート５１の端面に当接するが、制御軸３２が所定の中間作動角に対応する回転位置にない段階では、ストッパプレート５１の端面の上を摺動し得るので、ストッパプレート５１の回動は可能である。そして、制御軸３２が所定の中間作動角に対応する回転位置にきた瞬間に、図示するように、ストッパピン５５が係合孔５４に係合し、ストッパプレート５１の回動が拘束される。なお、ストッパピン５５が係合する凹部として、係合孔５４に代えて、ストッパプレート５１の半径方向に延びる係合溝としてもよい。
【００２９】
図９および図１０は、中間ストッパの異なる実施例を示している。この実施例では、リフト・作動角制御用アクチュエータ３３の回転が１組のベベルギア７１，７２を介してボールネジ７３に伝達されるとともに、ボールナット７４が一対の連結アーム７５を介して制御軸３２に連係している。そして、一方の連結アーム７５の外側面に中間ストッパ用の係合孔５４が形成されているとともに、この係合孔５４に対応して、ストッパピン５５等からなる前述の実施例と同様の構成の中間ストッパが設けられている。従って、この実施例では、連結アーム７５を介して制御軸３２が中間作動角位置に拘束される。なお、最大作動角位置および最小作動角位置で制御軸３２の回動を規制するために、前述したストッパプレート５１のような最大・最小用のストッパ機構を併せて具備することが望ましい。
【００３０】
次に、図１１は、フェイルセーフのために中間作動角に固定する実施例の制御の流れを示すフローチャートである。ステップ１では、通常の制御を行っており、ステップ２で可変動弁装置のシステムフェイル、例えば制御軸センサ３４の故障ないし異常などが検出されない限りは、ステップ１の通常の制御が繰り返される。そして、ここでは、そのときの運転条件、例えば、機関回転数、負荷、吸入負圧（boost）、実作動角、などが読み込まれる。なお、この通常の制御中は、電磁弁６２を介して油圧が供給され、中間ストッパはオフ位置に保たれている。
【００３１】
ステップ２でシステムフェイルと判断されたときは、ステップ３へ進み、電磁弁６２がオフとなって油圧供給を遮断し、中間ストッパをオン位置とする。但し、前述したように、この段階では、未だ制御軸２２の回動は規制されない。次に、ステップ４へ進み、そのときの直前の運転条件（例えば、機関回転数、負荷、吸入負圧など）から、直前のリフト・作動角の大きさ（制御目標値）を求め、これが、中間ストッパに対応する所定の中間作動角よりも小さいか否かを判断する。なお、システムフェイルと判断した直前までの制御軸センサ３４の検出値が信頼できるものとする場合には、この検出値を用いてもよい。
【００３２】
そして、直前の作動角が所定の中間作動角よりも小さい場合には、ステップ５へ進み、リフト・作動角制御用アクチュエータ３３を介して、一旦、制御軸３２を大作動角側へ動かす。これは、基本的にオープンループ制御として行われ、例えば、最大作動角ストッパ部５１ａにより規制される最大作動角位置まで回転させてもよく、あるいは、ステップ３での直前の作動角位置の推定を利用して、直前の作動角位置から所定の中間作動角を僅かに越える位置まで必要最小限だけ動かすようにしてもよい。また同時に、ステップ６において、第２可変動弁機構（ＶＴＣ）６を、最遅角位置へと制御する。これは、作動角を大きくしたことに伴うバルブオーバラップの過大化を回避するための処理である。
【００３３】
上記のような処理の終了後、リフト・作動角制御用アクチュエータ３３の駆動は停止される。第１可変動弁機構５においては、各気筒のバルブスプリング反力によってリフト・作動角が縮小する方向に常に付勢され、制御軸３２がリフト・作動角の縮小方向へ回転しようとする。従って、リフト・作動角制御用アクチュエータ３３に通電されない状態では、制御軸３２が徐々に回転し、いずれ所定の中間作動角に対応する回転位置となって、ストッパピン５５が係合孔５４に係合する。これにより、制御軸３２の回転位置が機械的に拘束され、中間的なリフト・作動角特性に固定されて、フェイルセーフ状態での運転が可能となる。このようなフェイルセーフ状態での運転は、例えば、キーオフ時まで継続され、例えば警告灯の表示などにより運転者に報知することが望ましい。
【００３４】
なお、ステップ４において、システムフェイル検知直前の作動角が所定の中間作動角よりも大きいと判断した場合には、単にリフト・作動角制御用アクチュエータ３３の駆動を停止して、そのまま運転を継続する。この場合も、バルブスプリング反力によって制御軸３２がリフト・作動角の縮小方向へ回転していくので、いずれ所定の中間作動角に対応する回転位置となって、ストッパピン５５が係合孔５４に係合し、所定の中間作動角に固定される。このように、本実施例では、直前の作動角が所定の中間作動角よりも小さいときにのみ大作動角側への強制的な駆動を行うので、システムフェイル状態でのリフト・作動角制御用アクチュエータ３３の駆動が最小限となり、不必要なモータの発熱等を回避できる。
【００３５】
また、図１１の実施例には開示していないが、ステップ６における中心角の遅角化に加えて、電子制御スロットル弁２の開度を小さく補正し、ステップ５のリフト・作動角の拡大に伴う吸入空気量の増加ひいてはトルク段差の発生を抑制するようにしてもよい。
【００３６】
図１２は、上記のような制御によるリフト・作動角および中心角の変化の一例を示したものであり、この例では、実作動角が所定の中間作動角よりも小さい状態で運転されているときにシステムフェイルとなった場合を示す。図のｔ１の時点でシステムフェイルと判断されると、リフト・作動角は大作動角側へ一旦動かされ、ｔ２の時点でリフト・作動角制御用アクチュエータ３３の駆動が停止する。これにより、制御軸３２は徐々に小作動角側へ動き、ｔ３の時点でストッパピン５５により制御軸３２が固定される。また、中心角は、時刻ｔ１において最遅角位置へと制御される。
【００３７】
図１３は、実作動角が所定の中間作動角よりも大きい状態で運転されているときに時刻ｔ１においてシステムフェイルと判断された場合の例である。この場合は、単にリフト・作動角制御用アクチュエータ３３の駆動が停止され、徐々に小作動角となって所定の中間作動角において固定される。
【００３８】
次に、図１４は、機関停止の際に次の始動のために中間作動角に固定する実施例の制御の流れを示すフローチャートである。ステップ１では、通常の制御を行っており、ステップ２で機関の停止の直前の段階であることが検出されない限りは、ステップ１の通常の制御が繰り返される。そして、ここでは、そのときの運転条件、例えば、機関回転数、負荷、吸入負圧（boost）、実作動角、などが読み込まれる。なお、この通常の制御中は、電磁弁６２を介して油圧が供給され、中間ストッパはオフ位置に保たれている。
【００３９】
ステップ２で運転者のキーオフ操作などから機関停止の直前の段階であると判断されたときは、ステップ３へ進み、電磁弁６２がオフとなって油圧供給を遮断し、中間ストッパをオン位置とする。但し、前述したように、この段階では、未だ制御軸２２の回動は規制されない。次に、ステップ４へ進み、そのときの直前の実作動角が、中間ストッパに対応する所定の中間作動角よりも小さいか否かを判断する。
【００４０】
そして、直前の作動角が所定の中間作動角よりも小さい場合には、ステップ５へ進み、リフト・作動角制御用アクチュエータ３３を介して、一旦、制御軸３２を大作動角側へ動かす。これは、基本的にオープンループ制御として行われ、例えば、最大作動角ストッパ部５１ａにより規制される最大作動角位置まで回転させてもよく、あるいは、ステップ３での直前の作動角位置を利用して、直前の作動角位置から所定の中間作動角を僅かに越える位置まで必要最小限だけ動かすようにしてもよい。
【００４１】
上記のような処理の終了後、ステップ６において、リフト・作動角制御用アクチュエータ３３の駆動を停止する。前述したように、各気筒のバルブスプリング反力によって制御軸３２がリフト・作動角の縮小方向へ徐々に回転するので、いずれ所定の中間作動角に対応する回転位置となって、ストッパピン５５が係合孔５４に係合する。これにより、制御軸３２の回転位置が機械的に拘束され、中間的なリフト・作動角特性に固定されて、次の始動に備えることになる。なお、機関の回転の完全な停止は、ストッパピン５５が係合孔５４に確実に係合するように適宜な遅れをもって行われる。
【００４２】
また、ステップ４において、直前の作動角が所定の中間作動角よりも大きいと判断した場合には、そのままリフト・作動角制御用アクチュエータ３３の駆動を停止し、前述と同様に、ストッパピン５５を係合孔５４に係合させる。
【００４３】
なお、モータの発熱や消費電力を重視しない場合には、ステップ４を省略し、常に制御軸３２を大作動角側へ動かすようにしてもよい。
【００４４】
図１５は、上記のような制御による機関停止時のリフト・作動角の変化の一例を示したものであり、この例では、実作動角が所定の中間作動角よりも小さい状態で運転されているときにキーオフ操作がなされた場合を示す。図のｔ１の時点で機関停止の直前であると判断されると、リフト・作動角は大作動角側へ一旦動かされ、ｔ２の時点でリフト・作動角制御用アクチュエータ３３の駆動が停止する。これにより、制御軸３２は徐々に小作動角側へ動き、ｔ３の時点でストッパピン５５により制御軸３２が固定される。このときの中間作動角は、機関の始動に適したリフト・作動角の特性となっており、これにより、次の始動が容易となる。
【００４５】
なお、機関停止時の中間作動角への固定のみを行う場合には、油圧供給を切り換える電磁弁６２を省略し、機関停止に伴う油圧低下によってストッパピン５５が突出するように構成することも可能である。
【００４６】
また、図示例では、コイルスプリング５９のばね力によってストッパピン５５が突出するが、油圧室５７を逆に配置し、油圧供給時にストッパピン５５が突出するように構成してもよい。
【００４７】
さらに、上記実施例では作動角とともに弁のリフトが増減変化する可変動弁装置に適用した例を説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、特開平９−１８４４０６号公報や特開平９−２６８９０６号公報等に開示された作動角のみが変化する形式の可変動弁装置や、その他種々の形式の可変動弁装置に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係る可変動弁装置を利用した内燃機関の吸入空気量制御装置のシステム構成図。
【図２】第１可変動弁機構の概略を示す斜視図。
【図３】代表的な運転条件でのバルブリフト特性を示す特性図。
【図４】中間ストッパの一実施例を示す要部の横断面図。
【図５】同じく縦断面図。
【図６】ストッパプレートのみを示す正面図。
【図７】中間ストッパの要部の拡大図。
【図８】中間ストッパの動作を示す説明図。
【図９】制御軸の駆動機構の変形例を示す斜視図。
【図１０】この駆動機構における中間ストッパの実施例を示す縦断面図。
【図１１】フェイルセーフに適用した実施例の制御の流れを示すフローチャート。
【図１２】フェイルセーフ時のリフト・作動角および中心角の変化を示すタイムチャート。
【図１３】作動角が大作動角側にあった場合のリフト・作動角の変化を示すタイムチャート。
【図１４】機関停止時に適用した実施例の制御の流れを示すフローチャート。
【図１５】機関停止時のリフト・作動角の変化を示すタイムチャート。
【符号の説明】
【００４９】
３…吸気弁
５…第１可変動弁機構
６…第２可変動弁機構
１０…コントロールユニット
３２…制御軸
５１…ストッパプレート
５４…係合孔
５５…ストッパピン
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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