(57)【要約】【課題】アクチュエータの目標位置と検出位置とが一致していない状況で検出位置が変化したことを条件にアクチュエータが正常である旨を判定する場合において、アクチュエータにより駆動される可動部の絶対位置の学習により検出位置が更新されることに起因してアクチュエータが正常である旨の誤判定がなされることを抑制する。【解決手段】内燃機関のバルブ特性はブラシレスモータ２５の回転によりコントロールシャフト１６が変位することにより変更される。電子制御装置３０は、ブラシレスモータ２５の検出回転角ＭＡとしてのストロークカウンタのカウント値Ｃｓと目標回転角ＴＡとが一致しない状況でカウント値Ｃｓが変化することを条件にモータ２５の動作状態が正常である旨を判定し、コントロールシャフト１６の絶対位置を学習すべくシャフト１６をストッパ２７に当接させたときのカウント値Ｃｓを「１００」に更新するときに正常判定を禁止する。【選択図】図２
2009275549.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータの動作位置の変更に伴い変位する可動部を所望の位置とすべく同アクチュエータの動作位置の目標位置を設定する設定手段と、
前記アクチュエータの動作位置を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出される検出位置が前記目標位置となるように前記アクチュエータを駆動する駆動手段と、
前記設定手段による目標位置と前記検出手段による検出位置とが一致しない状況において前記検出手段による検出位置が変化することを条件に前記アクチュエータの動作状態が正常である旨を判定する正常判定手段と、
所定の学習条件が成立すると、前記可動部を基準位置に変位させるべく前記設定手段による目標位置を設定するとともに、前記検出手段による検出位置を前記基準位置に対応する検出位置に更新して前記可動部の絶対位置を学習する学習制御を実行する学習手段と、
前記学習手段による学習制御が実行されているときに、前記正常判定手段による正常判定を禁止する禁止手段とを備える
ことを特徴とするアクチュエータの制御装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記設定手段による目標位置と前記検出手段による検出位置とが一致しない状況において前記検出手段による検出位置が変化しないことを条件に前記アクチュエータの動作状態が異常である旨を判定する異常判定手段を備え、
前記異常判定手段により前記異常である旨が判定されると、前記所定の学習条件が成立したものとする
ことを特徴とするアクチュエータの制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記アクチュエータの駆動が開始されるときに、前記所定の学習条件が成立したものとする  
ことを特徴とするアクチュエータの制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項において、
前記アクチュエータは通電により回転動作するモータであり、
前記検出手段は、前記モータの回転角を検出する
ことを特徴とするアクチュエータの制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項において、
前記アクチュエータの動作位置の変更に伴う前記可動部の変位を通じて内燃機関のバルブ特性が変更される
ことを特徴とするアクチュエータの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータの動作状態を判定するアクチュエータの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の機関バルブのバルブ特性を変更する可変動弁機構などの各種機構においては、それら機構を駆動するアクチュエータが用いられている。
例えば特許文献１に記載される可変動弁機構においては、モータ（アクチュエータ）の回転動作を通じてコントロールシャフト（可動部）が軸方向に変位することに伴い吸気バルブの作用角が変更される。この可変動弁機構においては、コントロールシャフトを所望の位置とすべくモータの回転角を目標回転角とする制御が行われるとともに、コントロールシャフトが可動範囲の端に達した旨が判断されるときにコントロールシャフトの絶対位置を示すストロークカウンタのカウント値を基準となるカウント値に更新する学習制御が行われる。
【０００３】
またこの可変動弁機構では、モータの動作不良に対して適切に対処すべくモータ制御装置がモータの動作状態の判定を行うようにしている。具体的には、この可変動弁機構では、モータの検出回転角としての上記ストロークカウンタのカウント値が現在の目標回転角に対応する値となるようにモータを回転させるフィードバック制御が行われる。そして、モータ制御装置は、ストロークカウンタのカウント値とモータの目標回転角とが一致していない状況でストロークカウンタのカウント値が変化しない場合には、モータロック状態などのモータの動作不良が生じている旨を判定するようにしている。
【特許文献１】特開２００７−２８８９４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、モータの動作状態の判定にあたり、モータの目標回転角と検出回転角（特許文献１においてはストロークカウンタのカウント値）とが一致しない状況で検出回転角が変化することを条件に、モータの検出回転角を目標回転角とすべくモータが回転しているものとして同モータの動作状態が正常である旨を判定するようにしたものがある。このような正常判定が行われる場合、コントロールシャフトの絶対位置を学習すべくモータの目標回転角が変更されると、仮にモータロック等の異常によりモータが回転しなかったとしても上記カウント値が更新され、モータの目標回転角と検出回転角とが一致しない状況で検出回転角が変化したものとして正常判定がなされる可能性がある。
【０００５】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、アクチュエータの目標位置と検出位置とが一致していない状況で検出位置が変化したことを条件にアクチュエータが正常である旨を判定する場合において、アクチュエータにより駆動される可動部の絶対位置の学習により検出位置が更新されることに起因してアクチュエータが正常である旨の誤判定がなされることを抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下、上記課題を解決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、アクチュエータの動作位置の変更に伴い変位する可動部を所望の位置とすべく同アクチュエータの動作位置の目標位置を設定する設定手段と、前記アクチュエータの動作位置を検出する検出手段と、前記検出手段により検出される検出位置が前記目標位置となるように前記アクチュエータを駆動する駆動手段と、前記設定手段による目標位置と前記検出手段による検出位置とが一致しない状況において前記検出手段による検出位置が変化することを条件に前記アクチュエータの動作状態が正常である旨を判定する正常判定手段と、所定の学習条件が成立すると、前記可動部を基準位置に変位させるべく前記設定手段による目標位置を設定するとともに、前記検出手段による検出位置を前記基準位置に対応する検出位置に更新して前記可動部の絶対位置を学習する学習制御を実行する学習手段と、前記学習手段による学習制御が実行されているときに、前記正常判定手段による正常判定を禁止する禁止手段とを備えることを要旨とする。
【０００７】
アクチュエータの動作状態が異常である場合に学習手段による学習制御が実行されると、アクチュエータが動作状態の異常により動作しない場合でも、学習制御における検出位置の更新によって検出手段による検出位置が変化するといった事態が生じ得る。したがってこの場合、設定手段による目標位置と検出手段による検出位置が一致しない状況において検出手段による検出位置が変化するといった正常判定の条件が成立する可能性がある。この点、上記の構成によれば、学習手段による学習制御の実行中には上記正常判定が禁止されるため、アクチュエータの動作状態が異常であるにも拘わらずアクチュエータの動作状態が正常であると誤判定されることを抑制することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記設定手段による目標位置と前記検出手段による検出位置とが一致しない状況において前記検出手段による検出位置が変化しないことを条件に前記アクチュエータの動作状態が異常である旨を判定する異常判定手段を備え、前記異常判定手段により前記異常である旨が判定されると、前記所定の学習条件が成立したものとすることを要旨とする。
【０００９】
上記の構成では、アクチュエータの動作状態が異常である旨が判定されたことを条件に可動部の絶対位置の学習制御が実行される。したがって、アクチュエータの動作状態が異常である旨が判定されてアクチュエータの動作状態が異常である可能性が高い状態において、学習制御の実行により正常判定手段による正常判定が禁止されることとなり、アクチュエータの動作状態が異常であるにも拘わらず正常である旨が誤判定されることをより好適に抑制することができる。
【００１０】
なお、アクチュエータの動作状態が異常である旨が判定されたことを条件に可動部の絶対位置の学習制御を実行するのは、例えば以下の理由による。すなわち、アクチュエータの制御装置では、ノイズや検出手段の電力供給がごく短い時間停止される瞬断現象などより、検出手段による検出位置とアクチュエータの実際の動作位置との間にずれが生じる場合がある。ここで例えば可動部が基準位置においてストッパなどと当接して変位が規制される態様を採用する場合、実際は可動部が基準位置において変位が規制されているにも拘わらず、検出手段による検出位置とアクチュエータの実際の動作位置とのずれにより可動部は変位可能である、すなわちアクチュエータの動作位置が変更可能であると判断されることがある。そしてこのようにアクチュエータの動作位置が変更可能であると判断されてアクチュエータの動作位置の目標位置が変更されると、実際は可動部の変位が規制されることによりアクチュエータが動作不能であるため、検出手段による検出位置は変化しないこととなる。このように検出手段による検出位置とアクチュエータの実際の動作位置とがずれていると、実際はアクチュエータの動作状態は正常である場合であっても検出手段による検出位置が変化しないため、アクチュエータの動作状態が異常である旨が誤判定される場合がある。そしてこのように異常である旨の誤判定がされても、上記学習制御を実行すれば、検出手段による検出位置とアクチュエータの動作位置とが一致することとなり、学習制御以降の可動部の制御を好適に行うことができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記アクチュエータの駆動が開始されるときに、前記所定の学習条件が成立したものとすることを要旨とする。  
【００１２】
上記の構成によれば、アクチュエータの駆動が開始されるときに可動部の絶対位置の学習制御が実行されるため、アクチュエータの駆動開始時から学習された可動部の絶対位置に基づいて可動部の制御を好適に行うことができる。
【００１３】
請求項１〜３に記載の発明は、具体的には請求項４に記載の発明によるように、前記アクチュエータは通電により回転動作するモータであり、前記検出手段は、前記モータの回転角を検出するといった態様を採用することができる。
【００１４】
また請求項１〜４に記載の発明は、具体的には請求項５に記載の発明によるように、前記アクチュエータの動作位置の変更に伴う前記可動部の変位を通じて内燃機関のバルブ特性が変更されるといった態様を採用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明にかかるアクチュエータの制御装置を車両の可変動弁機構のアクチュエータ制御装置に適用した一実施形態について図１〜図６に基づいて説明する。
図１は、本実施形態にかかるアクチュエータの制御装置が搭載される内燃機関についてそのシリンダヘッド周りの断面構造を示している。
【００１６】
図１に示すように、内燃機関１の内部にはシリンダヘッド２、シリンダブロック３、及びピストン５によって燃焼室６が区画形成されており、この燃焼室６には吸気通路７及び排気通路８が接続されている。そして、燃焼室６と吸気通路７との間は吸気バルブ９の開閉動作によって連通・遮断され、燃焼室６と排気通路８との間は排気バルブ１０の開閉動作によって連通・遮断される。
【００１７】
シリンダヘッド２には、吸気バルブ９を駆動するための吸気カムシャフト１１と排気バルブ１０を駆動するための排気カムシャフト１２とが設けられている。これら吸気カムシャフト１１及び排気カムシャフト１２は、内燃機関１のクランクシャフトからの回転伝達によって回転する。吸気カムシャフト１１には吸気カム１１ａが設けられており、排気カムシャフト１２には排気カム１２ａが設けられている。そして、吸気カムシャフト１１と吸気カム１１ａとの一体回転を通じて吸気バルブ９が開閉動作し、排気カムシャフト１２と排気カム１２ａとの一体回転を通じて排気バルブ１０が開閉動作する。
【００１８】
また、吸気バルブ９と吸気カム１１ａとの間には、吸気バルブ９のバルブ特性としての最大リフト量及び作用角を可変とする可変動弁機構１４が設けられている。この可変動弁機構１４の駆動制御は、例えば吸入空気量を多く必要とする機関運転状態になるほど最大リフト量及び作用角が大きくなるように実行される。以下に、この可変動弁機構１４の構造について説明する。
【００１９】
可変動弁機構１４は、吸気カムシャフト１１に対して平行に延びるロッカシャフト１５及び可動部としてのコントロールシャフト１６と、それらシャフト１５，１６の軸線を中心に揺動する入力アーム１７及び出力アーム１８を備えている。そして、回転する吸気カム１１ａにより押されて入力アーム１７が揺動すると、これに伴い出力アーム１８が揺動するようになっている。
【００２０】
入力アーム１７は、吸気カム１１ａに押しつけられるようにスプリング２０によって吸気カム１１ａ側に付勢されている。また出力アーム１８と吸気バルブ９との間にはロッカアーム２１が設けられており、このロッカアーム２１の基端部はラッシュアジャスタ２２によって支持され、先端部は吸気バルブ９に接触している。さらにロッカアーム２１は、吸気バルブ９のバルブスプリング２４によって出力アーム１８側に付勢されて、同出力アーム１８に押しつけられている。そして、吸気カム１１ａの回転に伴って入力アーム１７が出力アーム１８ともども揺動すると、出力アーム１８の揺動がロッカアーム２１を介して吸気バルブ９に伝達されて、同吸気バルブ９がリフトされる。
【００２１】
可変動弁機構１４にあっては、上記ロッカシャフト１５がパイプ形状に形成されており、同ロッカシャフト１５の内部に上記コントロールシャフト１６が軸方向に変位可能に配設されている。この可変動弁機構１４は、ロッカシャフト１５に対してコントロールシャフト１６が軸方向に変位することにより、入力アーム１７と出力アーム１８との揺動方向についての相対位置の変更が可能な構造になっている。そして、このように入力アーム１７と出力アーム１８との揺動方向についての相対位置を変更することによって、吸気カム１１ａの回転に伴って出力アーム１８が揺動したときにおける吸気バルブ９の最大リフト量及び作用角が変更される。具体的には、入力アーム１７と出力アーム１８とを揺動方向について互いに接近させるほど、吸気バルブ９の最大リフト量及び作用角は小さくなる。
【００２２】
次に、可変動弁機構１４において上記コントロールシャフト１６を軸方向に変位させるための駆動機構及び同駆動機構の駆動を制御する制御装置について、図２を参照して説明する。
【００２３】
図２に示すように、コントロールシャフト１６の基端部（図中右端部）は、変換機構２６を介してアクチュエータであるブラシレスモータ２５の出力軸２５ａに連結されている。この変換機構２６は、出力軸２５ａの回転運動をコントロールシャフト１６の軸方向への直線運動に変換するためのものである。すなわち、出力軸２５ａを正・逆回転させると、その回転が変換機構２６によってコントロールシャフト１６の往復動に変換される。そして、上記ブラシレスモータ２５の所定の回転角範囲（例えば１０回転分の回転角範囲（０〜３６００°））内での回転駆動を通じて、コントロールシャフト１６が軸方向に変位させられ、入力アーム１７と出力アーム１８との揺動方向についての相対位置が変化する。具体的に、この可変動弁機構１４においては、ブラシレスモータ２５を正方向に回転させると、コントロールシャフト１６がその先端側（図中左端部）に変位し、入力アーム１７と出力アーム１８との揺動方向についての相対位置が互いに離間するように変更される。一方、ブラシレスモータ２５を逆方向に回転させると、コントロールシャフト１６は基端側に変位し、入力アーム１７と出力アーム１８との揺動方向についての相対位置が互いに接近するように変更される。
【００２４】
またコントロールシャフト１６には、係止部１６ａが形成されるとともに、内燃機関のシリンダヘッドカバー４には、この係止部１６ａが当接可能な２つのストッパ２７，２８が形成されており、同シャフト１６はストッパ２７，２８に係止部１６ａが当接する状態となる２つの変位限界位置の間（可動範囲）において変位可能となっている。ブラシレスモータ２５の回転角にあってはコントロールシャフト１６の先端側の変位限界位置に対応する角度と同基端側の変位限界位置に対応する角度とが限界動作角となり、それら限界動作角により上記所定の回転角範囲が定まる。
【００２５】
なおコントロールシャフト１６が同シャフト１６の係止部１６ａがストッパ２７に当接する変位限界位置にあるとき、すなわちその作動範囲の機械的上限位置（以下「Ｈｉ端」という）にあるときに吸気バルブ９の最大リフト量がその設計最大値になる。一方、コントロールシャフト１６が同シャフト１６の係止部１６ａがストッパ２８に当接する変位限界位置にあるとき、すなわちその作動範囲の機械的下限位置（以下「Ｌｏ端」という）にあるときに吸気バルブ９の最大リフト量がその設計最小値になる。
【００２６】
また本実施形態では、ブラシレスモータ２５として三相の巻線を有する４極６巻線のものが採用されている。ブラシレスモータ２５は電力を供給する相（通電相）の切り換えを通じて回転駆動される。具体的には、ブラシレスモータ２５には切り換え可能な６つの通電パターンが設定されており、同ブラシレスモータ２５の駆動を制御する際には、それら通電パターンのうちの一つが選択的に設定されて同ブラシレスモータ２５の各相の巻線への通電が行われる。
【００２７】
車両には、ブラシレスモータ２５の駆動制御などの各種の機関制御を実行する電子制御装置３０が搭載されている。電子制御装置３０は、各種の演算処理を実行するＣＰＵ３４、各種の制御に必要なプログラムやデータを記憶する不揮発性メモリ（ＲＯＭ）３５ａ、入力データや演算結果を一時的に記憶する揮発性メモリ（ＤＲＡＭ）３５ｂ、後述する学習制御により得られた学習値等を記憶する書き換え可能な不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）３５ｃを備えている。また、電子制御装置３０は、外部との間で信号を入・出力するための入・出力ポート等を備えている。
【００２８】
電子制御装置３０の入力ポートには、３つの電気角センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３及び２つの位置センサＳ４，Ｓ５が接続されている。本実施形態では、これら各センサＳ１〜Ｓ５及び電子制御装置３０によってブラシレスモータ２５の動作位置（回転角）を検出する検出手段が構成されている。また電子制御装置３０の入力ポートには、アクセルペダルの踏み込み量を検出するためのアクセルポジションセンサ３１や、内燃機関１のクランクシャフトの回転速度（機関回転速度）を検出するための回転速度センサ３２、イグニッションスイッチ３３等も接続されている。
【００２９】
電子制御装置３０の出力ポートには、ブラシレスモータ２５の駆動回路等が接続されている。そして電子制御装置３０は、各種センサの出力信号に基づいて機関運転状態に応じた吸気バルブ９の最大リフト量及び作用角制御を実行すべく、設定手段として同ブラシレスモータ２５の目標回転角ＴＡを設定するとともに、駆動手段として同ブラシレスモータ２５の回転角を目標回転角ＴＡとすべく駆動制御する。この電子制御装置３０によるブラシレスモータ２５の駆動制御によりコントロールシャフト１６の軸方向位置が制御され、これにより吸気バルブ９のバルブ特性が制御される。
【００３０】
このようにして吸気バルブ９のバルブ特性は、コントロールシャフト１６の軸方向位置、換言すれば、ブラシレスモータ２５の上記所定の回転角範囲内での回転角に対応したものとなる。したがって、吸気バルブ９のバルブ特性を精度良く制御するためには、ブラシレスモータ２５の回転角を正確に検出し、その回転角が目標とするバルブ特性に対応する角度となるようにブラシレスモータ２５を駆動することが重要になる。
【００３１】
そのため本実施形態では、上述した電気角センサＳ１〜Ｓ３及び位置センサＳ４，Ｓ５の出力信号に基づき、以下に記載するようにブラシレスモータ２５の回転角が検出される。
【００３２】
以下、そうしたブラシレスモータ２５の回転角の検出手順について説明する。
ここでは先ず、各センサＳ１〜Ｓ５の出力信号について説明する。
図３は、ブラシレスモータ２５の回転角の変化に伴う各センサＳ１〜Ｓ５の出力信号の推移（同図（ａ）〜（ｅ））、及びそれら出力信号の変化に応じて変更される各種カウンタのカウント値の推移を示している（同図（ｆ）〜（ｈ））。
【００３３】
図３に示すように、各電気角センサＳ１〜Ｓ３（同図（ａ）〜（ｃ））はそれぞれ、ブラシレスモータ２５の回転時において、同ブラシレスモータ２５の出力軸２５ａと一体回転する８極の多極マグネットの磁気に応じてパルス状の信号、すなわちハイ信号「Ｈ」とロー信号「Ｌ」とを交互に周期的に出力する。これら電気角センサＳ１〜Ｓ３は、同各電気角センサＳ１〜Ｓ３からのパルス信号が互いにずれたタイミングで出力されるように出力軸２５ａの周方向において１２０°毎に配置されている。なお各電気角センサＳ１〜Ｓ３から出力されるパルス信号のエッジはそれぞれブラシレスモータ２５の４５°回転毎に発生する。また、各電気角センサＳ１〜Ｓ３のうちの一つのセンサからのパルス信号は、他の二つのセンサからのパルス信号に対して、ブラシレスモータ２５の３０°回転分だけ進んだ回転角あるいは遅れた回転角で発生する。
【００３４】
一方、各位置センサＳ４，Ｓ５（同図（ｄ），（ｅ））はそれぞれ、ブラシレスモータ２５の回転時において、同ブラシレスモータ２５の出力軸２５ａと一体回転する４８極の多極マグネットの磁気に応じてパルス状の信号、すなわちハイ信号「Ｈ」とロー信号「Ｌ」とを交互に周期的に出力する。こうしたパルス信号の波形が得られるよう、それら位置センサＳ４，Ｓ５は出力軸２５ａの周方向において１７６．２５°を隔てて配置されている。なお、各位置センサＳ４，Ｓ５から出力されるパルス信号のエッジはそれぞれブラシレスモータ２５の７．５°回転毎に発生する。また、各位置センサＳ４，Ｓ５のうちの一つのセンサからのパルス信号は、他のセンサからのパルス信号に対して、ブラシレスモータ２５の３．７５°回転分ずれた回転角で発生する。
【００３５】
このように、位置センサＳ４，Ｓ５からのパルス信号のエッジ間隔は、電気角センサＳ１〜Ｓ３からのパルス信号のエッジ間隔（１５°）よりも短い間隔（３．７５°）となる。また、位置センサＳ４，Ｓ５からのパルス信号のエッジが４回発生する毎に、電気角センサＳ１〜Ｓ３からのパルス信号のエッジが１回発生する。
【００３６】
次に、こうした各センサＳ１〜Ｓ５の出力信号に応じて変更される各種カウンタのカウント値について、図３及び図４に基づいて説明する。
図４は、各種カウンタのカウント値を変更する処理（カウント処理）の具体的な処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される一連の処理は、電子制御装置３０により、位置センサＳ４，Ｓ５からのパルス信号のエッジ間隔よりも短い間隔をもって周期的に実行される。
【００３７】
同図４に示すように、この処理では先ずステップＳ１１において、各電気角センサＳ１〜Ｓ３からのパルス信号（図３（ａ）〜（ｃ））の出力パターンに基づいて電気角カウンタのカウント値Ｃｅ（図３（ｆ））が変更される。具体的には、図５（ａ）に示されるように、各電気角センサＳ１〜Ｓ３から各々ハイ信号「Ｈ」とロー信号「Ｌ」との何れが出力されているかに応じて、カウント値Ｃｅが「０」〜「５」範囲内の連続した整数値のうちの何れかに設定されてＤＲＡＭ３５ｂに記憶される。なおブラシレスモータ２５の正回転時には、電気角カウンタのカウント値Ｃｅは「０」→「１」→「２」→「３」→「４」→「５」→「０」といった順序で順方向に変化する。一方、ブラシレスモータ２５の逆回転時には、電気角カウンタのカウント値Ｃｅは「５」→「４」→「３」→「２」→「１」→「０」→「５」といった順序で逆方向に変化する。
【００３８】
なお、このカウント値Ｃｅとして設定される各値（０，１，２，３，４，５）は、前述したブラシレスモータ２５の６つの通電パターンに各別に対応している。本実施形態では、そうした電気角カウンタのカウント値Ｃｅに基づいてブラシレスモータ２５の各相の巻線に対する通電パターンが切り換えられることによって、同ブラシレスモータ２５の回転が制御される。
【００３９】
そしてステップＳ１２において、各位置センサＳ４，Ｓ５（図３（ｄ），（ｅ））からのパルス信号の出力パターンに基づいて位置カウンタのカウント値Ｃｐ（図３（ｇ））が増減される。この位置カウンタのカウント値Ｃｐは、位置センサＳ４，Ｓ５の一方のセンサの出力信号が立ち上がりエッジ、または立ち下がりエッジになったタイミングで増減される。詳しくは、図５（ｂ）に位置カウンタのカウント値Ｃｐと上記出力パターンとの関係を示すように、位置センサＳ４，Ｓ５の一方のセンサの出力信号が立ち上がりエッジ「↑」あるいは立ち下がりエッジ「↓」のいずれであるか、また他方のセンサの出力信号がハイ信号「Ｈ」とロー信号「Ｌ」とのいずれであるかに応じて、位置カウンタのカウント値Ｃｐに「＋１」または「−１」が加算される。
【００４０】
こうした処理を通じて、位置カウンタのカウント値Ｃｐは、各位置センサＳ４，Ｓ５からのパルス信号がエッジになる毎に、ブラシレスモータ２５の正回転時には「１」ずつ加算されるとともに逆回転時には「１」ずつ減算される。なお、この位置カウンタのカウント値Ｃｐは、イグニッションスイッチ３３がオフ操作される度に「０」にリセットされる。したがって、位置カウンタのカウント値Ｃｐは、イグニッションスイッチ３３がオン操作された後におけるブラシレスモータ２５の回転角の変化量に相当する値になる。また、位置カウンタのカウント値Ｃｐは、可変動弁機構１４の駆動に基づいて迅速に加減算する必要があるためＤＲＡＭ３５ｂに記憶される。
【００４１】
その後、ステップＳ１３において、そのように変化する位置カウンタのカウント値Ｃｐに応じてストロークカウンタのカウント値Ｃｓ（図３（ｈ））が変更される。具体的には、位置カウンタのカウント値Ｃｐに後述する学習値Ｐｒを加算した値（＝Ｃｐ＋Ｐｒ）がストロークカウンタのカウント値Ｃｓとして設定される。そしてこのステップＳ１３において導出されるストロークカウンタのカウント値Ｃｓが、ブラシレスモータ２５の検出された動作位置である検出回転角ＭＡに相当する。なお学習値Ｐｒは、ＥＥＰＲＯＭ３５ｃに記憶されており、後述する学習制御において新たな学習値Ｐｒが導出される毎にＥＥＰＲＯＭ３５ｃに書き換えられて記憶される。また、カウント値Ｃｓはイグニッションスイッチ３３がオフ操作されてもその値が保存される。
【００４２】
本実施形態では、このように求められた電気角カウンタのカウント値Ｃｅやストロークカウンタのカウント値Ｃｓがブラシレスモータ２５の回転角として用いられて、同回転角に基づく同ブラシレスモータ２５の駆動制御が実行される。
【００４３】
以下、そうしたブラシレスモータ２５の駆動制御にかかる処理について具体的に説明する。なお、この駆動制御にかかる一連の処理は、電子制御装置３０により、位置センサＳ４，Ｓ５からのパルス信号のエッジ発生周期よりも短い所定周期毎に実行される。
【００４４】
ここでは先ず、上記駆動制御のうち、ストロークカウンタのカウント値Ｃｓに基づいてブラシレスモータ２５の回転トルクを調節する制御について説明する。
この制御にかかる処理では先ず、機関運転状態に応じた吸気バルブ９の最大リフト量及び作用角制御を実行すべく、ブラシレスモータ２５の目標回転角ＴＡが導出される。次に、この目標回転角ＴＡと上述のように検出される検出回転角ＭＡ（ストロークカウンタのカウント値Ｃｓ）との偏差が求められるとともに、同偏差に基づいてモータ制御量が導出される。そして、このモータ制御量に応じてブラシレスモータ２５の各相の巻線に対する供給電力量や電力供給時間が調節される。こうした処理を通じて、ブラシレスモータ２５の回転トルクが機関運転状態に見合うように調節される。なお、目標回転角ＴＡと検出回転角ＭＡとが一致している場合には、このとき設定されている通電パターンに対応する各巻線に対して、ブラシレスモータ２５の回転角を現状の角度で維持することの可能な所定量の電力が供給される。
【００４５】
なおブラシレスモータ２５への供給電力量の調節は、上記モータ制御量に応じてブラシレスモータ２５の駆動回路に出力されるデューティ信号を設定することによって行われる。このデューティ信号は、予め定められたごく短い単位時間において、ブラシレスモータ２５に電力が供給される時間と同電力が供給されない時間との比（デューティ比）を規定する信号であり、同デューティ比が高くなるほどブラシレスモータ２５に供給される電力が多くなる。また上記目標回転角ＴＡと検出回転角ＭＡとが異なる場合には、それら目標回転角ＴＡ及び検出回転角ＭＡの関係によって定まる回転方向にブラシレスモータ２５が回転するように、前述した通電パターンが順次切り換えられる。
【００４６】
こうしてストロークカウンタのカウント値Ｃｓや電気角センサのカウント値Ｃｅに基づいてブラシレスモータ２５の駆動制御を実行することにより、検出回転角ＭＡが目標回転角ＴＡに制御されるようになり、吸気バルブ９のバルブ特性が目標とする特性となるように制御される。
【００４７】
ところでブラシレスモータ２５は、可変動弁機構１４やブラシレスモータ２５における異物の噛み込みなどにより回転角を変更することのできない動作不良状態（モータロック状態）となることがある。そのため本実施形態では、電子制御装置３０が、正常判定手段及び異常判定手段としてブラシレスモータ２５の動作状態の正常判定と異常判定とのそれぞれを例えば所定周期毎に行うようにしている。
【００４８】
まず正常判定では、目標回転角ＴＡと検出回転角ＭＡとが一致しない状況において同検出回転角ＭＡが変化すると、ブラシレスモータ２５の回転角を目標回転角ＴＡとすべくブラシレスモータ２５が回転して同検出回転角ＭＡが変化したものとして、ブラシレスモータ２５の動作状態が正常である旨が判定される。この正常判定では、具体的には、以下の（条件１）〜（条件３）の全てが満たされることをもって正常である旨が判定される。
（条件１）ブラシレスモータ２５に実際に電流が流れていること。具体的には、ブラシレスモータ２５の巻線電流が所定量以上であること。なお巻線電流は、例えばブラシレスモータ２５の各相の巻線への通電／非通電を切り換えるスイッチング素子に内蔵された電流検出用の抵抗等を用いて検出される。
（条件２）目標回転角ＴＡと検出回転角ＭＡとが異なっており、同検出回転角ＭＡを変更すべくブラシレスモータ２５が駆動されていること。具体的には、前記デューティ信号のデューティ比が所定比率以上であること。
（条件３）上記所定比率以上のデューティ比でブラシレスモータ２５を駆動している際に検出回転角ＭＡが所定角以上変化していること。具体的にはこのときにストロークカウンタのカウント値Ｃｓが所定カウント値以上変化していること。なおこの所定角は、同モータ２５が回転していると判断できる基準となる角度であり、目標回転角ＴＡと検出回転角ＭＡとの偏差に対応している必要はない。
【００４９】
一方、異常判定では、目標回転角ＴＡと検出回転角ＭＡとが一致しない状況において同検出回転角ＭＡが変化しないときに、目標回転角ＴＡと検出回転角ＭＡとが一致していないにも拘わらずブラシレスモータ２５が回転していないものとして、同ブラシレスモータ２５が異常である旨が判定される。この異常判定では、具体的には、上記（条件１）及び（条件２）と、以下の（条件４）及び（条件５）が満たされることをもって異常である旨が判定される。
（条件４）コントロールシャフト１６がストッパ２７，２８に当接していないこと。具体的には、検出回転角ＭＡが前記限界動作角ではないこと。
（条件５）上記所定比率以上のデューティ比でブラシレスモータ２５を駆動している際に検出回転角ＭＡの変化が所定角未満であること。具体的にはストロークカウンタのカウント値Ｃｓの変化が所定カウント値未満であること。
【００５０】
ところで、検出回転角ＭＡ（ストロークカウンタのカウント値Ｃｓ）は、常にブラシレスモータ２５の実際の回転角を示しているとは限らず、実際の回転角に対応した値からずれることがある。例えば位置センサＳ４，Ｓ５から出力される信号にノイズが発生すると、そのノイズによるエッジと位置センサＳ４，Ｓ５からのパルス信号のエッジとを見分けることができず、ノイズによるエッジをパルス信号のエッジと誤認してこれがカウントされて、ストロークカウンタのカウント値Ｃｓがブラシレスモータ２５の実際の回転角と対応しなくなる。またこのようなノイズの他に電力供給がごく短い時間停止される瞬断現象などよって位置カウンタのカウント値Ｃｐ等が一時的に消失された場合にも、ストロークカウンタのカウント値Ｃｓがブラシレスモータ２５の実際の回転角と対応しなくなる。
【００５１】
このような場合、例えばブラシレスモータ２５の動作状態が実際は異常ではないにも拘わらず、以下の理由により異常である旨が判定される可能性がある。すなわち、ストロークカウンタのカウント値Ｃｓがブラシレスモータ２５の実際の回転角と一致していない場合、コントロールシャフト１６が例えば先端側のストッパ２７に当接しているにも拘わらず、コントロールシャフト１６が未だ先端側に変位可能である、すなわちブラシレスモータ２５が正方向に回転可能であると判断されることがある。そしてこの状態でブラシレスモータ２５の目標回転角ＴＡが変更され、その目標回転角ＴＡがブラシレスモータ２５をさらに正方向に回転させるものであった場合、実際にはコントロールシャフト１６がストッパ２７に当接してブラシレスモータ２５は正方向には回転不能であるため、ストロークカウンタのカウント値Ｃｓは変化しないこととなる。したがって、ストロークカウンタのカウント値Ｃｓが実際のブラシレスモータ２５の回転角とずれている場合、実際には同モータ２５が正常であっても、目標回転角ＴＡとストロークカウンタのカウント値Ｃｓが一致していない状況で同カウント値Ｃｓが変化しないことがあり、ブラシレスモータ２５の動作状態が異常である旨が誤判定される場合がある。なお、コントロールシャフト１６が基端側のストッパ２８に当接している場合においても、同シャフト１６を基端側へ変位させるべくブラシレスモータ２５をさらに逆回転させる目標回転角ＴＡが設定された場合には同様にモータ２５の動作状態が異常である旨の誤判定がなされる可能性がある。
【００５２】
そこでブラシレスモータ２５の動作状態が異常である旨の判定がなされた場合には、検出回転角ＭＡとしてのストロークカウンタのカウント値Ｃｓとブラシレスモータ２５の実際の回転角とを一致させるべく、電子制御装置３０が、学習手段として以下のＨｉ端学習制御を実行するようにしている。このＨｉ端学習制御では、コントロールシャフト１６が上記Ｈｉ端に達したときをコントロールシャフト１６が基準位置に達したものとしてその絶対位置を学習するようにしている。
【００５３】
具体的には、まずコントロールシャフト１６をその可動範囲における先端側のストッパ２７に当接させて変位限界位置とすべくブラシレスモータ２５への供給電力量が調節される。なおこのとき、ブラシレスモータ２５の目標回転角ＴＡとしてコントロールシャフト１６の位置を上記Ｈｉ端とするための回転角よりもブラシレスモータ２５をさらに正方向に回転させるような目標回転角が設定される。これは、仮に実際のコントロールシャフト１６の位置がストロークカウンタのカウント値Ｃｓの示す同シャフト１６の位置よりも基端側となる場合であっても、コントロールシャフト１６を確実にＨｉ端に変位させるためである。
【００５４】
このようにして目標回転角ＴＡが設定されると、目標回転角ＴＡと現在の検出回転角ＭＡ（ストロークカウンタのカウント値Ｃｓ）とが一致しない状況となり、ブラシレスモータ２５の動作状態が正常であれば同コントロールシャフト１６が先端側に変位する。そしてコントロールシャフト１６がストッパ２７に当接して停止したとき、すなわち位置センサＳ４，Ｓ５の出力に基づいて算出される同コントロールシャフト１６の位置が変化しなくなったときにＨｉ端に達した旨が判断され、その絶対位置が学習される。具体的には、その時点のストロークカウンタのカウント値ＣｓがＲＯＭ３５ａに記憶されたＨｉ端に対応するカウント値（本実施形態では例えば「１００」）に直ちに更新される。そして、このときの位置カウンタのカウント値Ｃｐと更新されたストロークカウンタのカウント値「１００」とを下式（１）に適用することにより学習値Ｐｒが導出され、導出された学習値ＰｒがＥＥＰＲＯＭ３５ｃに新たな学習値として記憶される。
【００５５】
Ｐｒ←Ｃｓ−Ｃｐ      …（１）
このようにしてＨｉ端学習制御により、ストロークカウンタのカウント値Ｃｓ、すなわち検出回転角ＭＡとブラシレスモータ２５との回転角とを一致させることができる。したがって、ストロークカウンタのカウント値Ｃｓとブラシレスモータ２５の回転角とのずれによりブラシレスモータ２５が異常である旨の誤判定されていた場合でも、学習制御により直ちに同カウント値Ｃｓとモータ２５の実際の回転角とを一致させてその後の可変動弁機構の制御及びブラシレスモータ２５の動作状態の判定を好適に行うことができる。
【００５６】
ところで、ブラシレスモータ２５が実際に異物を噛み込む等してモータロック状態となっている場合、上記Ｈｉ端学習制御を行っても異常が解消されないこともある。しかしながら、上記Ｈｉ端学習制御においては、このように実際にモータロックなどの異常が生じている場合であっても、位置センサＳ４，Ｓ５の出力に基づいて算出されるコントロールシャフト１６の位置が変化しなくなったときにはＨｉ端に達した旨が判断されてストロークカウンタのカウント値Ｃｓが「１００」に更新されることとなる。すなわち、Ｈｉ端学習制御においては、ブラシレスモータ２５の動作状態が異常である場合でも、目標回転角ＴＡと検出回転角ＭＡとが一致しない状況において検出回転角ＭＡとしてのストロークカウンタのカウント値Ｃｓが変化することとなり、上記正常判定における正常である旨の判定条件が成立することとなる。なお、本実施形態ではブラシレスモータ２５の動作状態が異常である旨が判定された後にＨｉ端学習制御を実行するため、このＨｉ端学習制御中に正常判定をすると、ブラシレスモータ２５の動作状態が異常である可能性が高い状態においてＨｉ端学習制御に起因した正常判定がなされることとなり、正常である旨が誤判定される可能性が高くなる。そこで、本実施形態では、電子制御装置３０が禁止手段として、図６のフローチャートに示す手順に従って、Ｈｉ端学習制御の実行中には正常判定を禁止するようにしている。
【００５７】
すなわち、まず図６に示すようにステップＳ２１において、現在、正常判定の前提条件が成立しているか否かが判定される。具体的には、正常判定は上述したように例えば所定周期毎に行われるため、現在がこの正常判定が実行される時期であるか否かを判定する。そして、現在が正常判定の実行時期でなければ本処理を終了し、現在が正常判定の実行時期であればステップＳ２２移る。
【００５８】
そしてステップＳ２２に移り、現在がＨｉ端学習制御の実行中であるか否かが判定される。なおステップＳ２２では、例えばブラシレスモータ２５の目標回転角ＴＡがＨｉ端学習制御時の目標回転角に設定されているか、ストロークカウンタのカウント値Ｃｓの更新が行われているかを判定してもよいし、例えば異常である旨の判定からＨｉ端学習制御の完了するまでに要する時間が予め所定時間に設定されている場合は、異常である旨の判定からこの所定時間が経過しているかを判定することによりＨｉ端学習制御の実行中かを判定してもよい。そして、ステップＳ２２においてＨｉ端学習制御の実行中ではない旨が判定されると本処理を終了し、正常判定が実行される。
【００５９】
一方、Ｈｉ端学習制御の実行中である旨が判定されると、ステップＳ２３に移りブラシレスモータ２５の動作状態の正常判定が禁止される。すなわち、Ｈｉ端学習制御の実行中には、正常判定の上記（条件１）〜（条件３）が満たされている場合であっても、ブラシレスモータ２５の動作状態が正常である旨の判定が行われない。そのため、実際にモータロックなどの異常が生じているにも拘わらずＨｉ端学習によってストロークカウンタのカウント値Ｃｓが更新された場合に、これをブラシレスモータ２５の目標回転角ＴＡと検出回転角ＭＡとが一致しない状況において検出回転角ＭＡも変化したものとして正常である旨が判定されるといったことを抑制することができる。そして、このように正常判定を禁止して本処理を終了する。
【００６０】
このようにして、本実施形態ではＨｉ端学習制御の実行中にはブラシレスモータ２５の動作状態の正常判定を禁止するようにしているため、学習制御によるストロークカウンタのカウント値Ｃｓの更新を同モータ２５の動作状態の正常判定の条件が成立したものとして正常である旨が誤判定されることを抑制することができる。
【００６１】
以上詳述した上記実施形態によれば以下の作用効果を奏することができる。
（１）本実施形態では電子制御装置３０が、機関運転状態に基づいてブラシレスモータ２５の目標回転角ＴＡを設定し、ストロークカウンタのカウント値Ｃｓが示す検出回転角ＭＡが同目標回転角ＴＡとなるようにモータ２５の供給電力や通電パターンを制御するようにしている。そして電子制御装置３０は、ブラシレスモータ２５の目標回転角ＴＡと同カウント値Ｃｓが示す検出回転角ＭＡとが一致しない状況において、同カウント値Ｃｓが変化することを条件にモータ２５の動作状態が正常である旨を判定する正常判定を実行するようにしている。また、電子制御装置３０は、モータ２５の回転に伴って変位するコントロールシャフト１６の絶対位置の学習にあたり、コントロールシャフト１６をＨｉ端に変位させるべくブラシレスモータ２５の目標回転角ＴＡを設定するとともに、ストロークカウンタのカウント値Ｃｓを予め設定したカウント値「１００」に更新するようにしている。そして電子制御装置３０は、このＨｉ端学習制御の実行中に上記正常判定を禁止するようにしている。したがって、ブラシレスモータ２５にモータロックなどの異常が生じている場合において、実際はブラシレスモータ２５が異常であるにも拘わらずＨｉ端学習制御においてストロークカウンタのカウント値Ｃｓが更新されることによって同モータ２５が正常である旨の誤判定がなされることを抑制することができる。
【００６２】
（２）本実施形態では電子制御装置３０が、ブラシレスモータ２５の目標回転角ＴＡとストロークカウンタのカウント値Ｃｓが示す検出回転角ＭＡとが一致しない状況で、同カウント値Ｃｓが変化しないことを条件にモータ２５の動作状態が異常である旨を判定し、異常である旨が判定されたことを条件に、Ｈｉ端学習制御を実行するようにしている。したがって、ブラシレスモータ２５の異常判定がなされて同モータ２５が異常である可能性が高い状態において正常判定が禁止されるため、ブラシレスモータ２５が異常であるにも拘わらず正常であると誤判定されることをより好適に抑制することができる。
【００６３】
（３）本実施形態ではコントロールシャフト１６が同シャフト１６の先端側のストッパ２７及び基端側のストッパ２８に当接してその変位が規制されるように構成されている。また、例えばストロークカウンタのカウント値Ｃｓとブラシレスモータ２５の実際の回転角とのずれにより、コントロールシャフト１６がストッパ２７，２８に当接している状態であるにも拘わらず同シャフト１６が変位可能であると判断される場合がある。そしてこのような場合には、上記カウント値Ｃｓが示すブラシレスモータ２５の検出回転角ＭＡと目標回転角ＴＡとが一致しない状況で同モータ２５を回転させるべく通電制御等を行っても、コントロールシャフト１６がストッパ２７，２８に当接してモータ２５が回転不能であるため、カウント値Ｃｓが変化しないといった事態が生じ得る。この点、本実施形態では、ブラシレスモータ２５の動作状態が異常である旨が判定された場合には、この異常判定がなされたことを条件にＨｉ端学習制御が実行されるため、ストロークカウンタのカウント値Ｃｓとブラシレスモータ２５の実際の回転角とにずれが生じている場合には、このずれをＨｉ端学習により解消することができる。
【００６４】
（その他の実施形態）
なお上記実施形態は以下のように適宜変更してもよい。
・上記実施形態では、図６のフローチャートに示す手順にしたがってブラシレスモータ２５の正常判定を禁止するようにしている。しかしながら、例えば正常である旨の判定を行う上記（条件１）〜（条件３）に（条件６）としてＨｉ端学習制御の実行中ではないことを加えることにより、Ｈｉ端学習制御中にブラシレスモータ２５が正常である旨の判定がなされることを禁止するようにしてもよい。
【００６５】
・上記各実施形態では、ブラシレスモータ２５の動作状態が異常である旨の判定がなされたことを条件にコントロールシャフト１６のＨｉ端学習制御を実行するようにしている。しかしながら、例えば内燃機関の始動時であることを条件に同シャフト１６のＨｉ端学習制御を実行するようにしてもよい。すなわち、ブラシレスモータ２５の駆動が開始されるときに、所定の学習条件が成立したものとしてＨｉ端学習制御を実行するようにしてもよい。また例えば所定時間が経過する毎に所定の学習条件が成立したものとして学習制御を実行するようにしてもよく、さらに所定の学習条件としてその他の学習条件を設定するようにしてもよい。
【００６６】
・上記各実施形態では、コントロールシャフト１６がＨｉ端に達したときを同コントロールシャフト１６が基準位置に達したものとしてその絶対位置を学習するようにしているが、コントロールシャフト１６がＬｏ端に達したときを同シャフト１６が基準位置に達したものとしてその絶対位置を学習するようにしてもよい。また、ストッパなどに当接させることなく、例えばコントロールシャフト１６の位置が機関運転状態などから推定できる場合等は、その位置を基準位置としてストロークカウンタのカウント値Ｃｓを予め設定した値に更新し、その絶対位置を学習するようにしてもよい。
【００６７】
・上記各実施形態では、アクチュエータであるブラシレスモータ２５の回転トルクの調節を、同モータ２５への供給電力量のデューティ比を調整することにより行うようにしている。しかしながら、例えばコントロールシャフト１６を変位させるアクチュエータとしてステッピングモータを用い、同モータに入力されるパルス信号のステップ数をモータの検出回転角として用いるようにしてもよい。さらに、アクチュエータは、通電によって回転するモータではなく、油圧により駆動されるアクチュエータなどその他のアクチュエータを用いてもよい。
【００６８】
・上記各実施形態では、アクチュエータにより内燃機関の可変動弁機構１４のコントロールシャフト１６を変位させるものとしたが、アクチュエータは内燃機関のその他の可動部を変位させるものであってもよく、さらに内燃機関以外の装置において可動部を変位させるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明を具体化した一実施形態にかかるアクチュエータの制御装置が適用される内燃機関のシリンダヘッド周りの断面構造を示す断面図。
【図２】同実施形態において、可変動弁機構の駆動機構及び同駆動機構の駆動を制御する制御装置を示す模式図。
【図３】（ａ）〜（ｈ）各種センサの出力信号の推移及びそれら出力信号の変化に応じて変更される各種カウンタのカウント値の推移を示すタイミングチャート。
【図４】カウント処理の具体的な処理手順を示すフローチャート。
【図５】（ａ）電気角カウンタのカウント値と各電気角センサからのパルス信号の出力パターンとの関係を示す表、（ｂ）位置カウンタのカウント値と各位置センサからの出力パターンとの関係を示す表。
【図６】ブラシレスモータの正常判定禁止処理の実行手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００７０】
１…内燃機関、２…シリンダヘッド、３…シリンダブロック、４…シリンダヘッドカバー、５…ピストン、６…燃焼室、７…吸気通路、８…排気通路、９…吸気バルブ、１０…排気バルブ、１１…吸気カムシャフト、１１ａ…吸気カム、１２…排気カムシャフト、１２ａ…排気カム、１４…可変動弁機構、１５…ロッカシャフト、１６…コントロールシャフト、１６ａ…係止部、１７…入力アーム、１８…出力アーム、２０…スプリング、２１…ロッカアーム、２２…ラッシュアジャスタ、２４…バルブスプリング、２５…ブラシレスモータ、２５ａ…出力軸、２６…変換機構、２７…ストッパ、２８…ストッパ、３０…電子制御装置、３１…アクセルポジションセンサ、３２…回転速度センサ、３３…イグニッションスイッチ、３４…ＣＰＵ、３５ａ…不揮発性メモリ（ＲＯＭ）、３５ｂ…揮発性メモリ（ＤＲＡＭ）、３５ｃ…不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2009275549.tif 000006
【図５】
2009275549.tif 000007
【図６】
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