(57)【要約】【課題】本発明は、内燃機関と独立した原動機により回転又は揺動されるカムがバルブを開閉させる内燃機関の動弁システムにおいて、カムの回転位置を可及的速やかに特定可能な技術の提供を課題とする。【解決手段】本発明は、内燃機関と独立した原動機により回転又は揺動されるカムを備え、カムの１回転当たりに原動機がｎ回転する内燃機関の動弁システムにおいて、原動機が１回転する間にカムが回転する範囲毎に異なるパターンの信号を出力するようにカムポジションセンサを構成することにより、カムの回転位置を速やかに特定することができるようにした。【選択図】図６
2009264329.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と独立した原動機により回転又は揺動されるカムがバルブを開閉させる内燃機関の動弁システムにおいて、
前記カムの回転速度が前記原動機の回転速度の１／ｎとなるように、前記原動機の回転力を前記カムへ伝達する減速機構と、
前記原動機の回転位置を示す信号を出力する第１センサと、
前記カムが１／ｎ回転する範囲毎に異なるパターンの信号を出力する第２センサと、
前記第１センサ及び前記第２センサの出力信号に基づいて、前記原動機の回転位置と前記カムの回転位置との相関を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】
請求項１において、前記第２センサは、前記カムと連動して回転又は揺動する回転体に設けられた被検出部と、前記被検出部が所定位置を通過した時に信号を出力する検出部と、を備え、
前記被検出部は、前記回転体が１／ｎ回転する範囲のそれぞれに設けられるとともに、それら被検出部の形状は前記範囲毎に相違することを特徴とする内燃機関の動弁システム。
【請求項３】
請求項２において、前記第２センサの検出部は、前記被検出部の回転方向へ変位自在に構成され、
前記特定手段は、前記カムが回転停止状態にある時に前記検出部を変位させることにより、前記カムの停止位置を特定することを特徴とする内燃機関の動弁システム。
【請求項４】
請求項３において、前記特定手段は、前記内燃機関のクランクシャフトが回転停止状態にある時に、前記カムの停止位置を特定することを特徴とする内燃機関の動弁システム。
【請求項５】
請求項４において、前記特定手段により特定された前記カムの停止位置における前記バルブのリフト量を取得する取得手段と、
前記取得手段により取得されたリフト量が所定量以上である時に、前記バルブのリフト量が所定量未満になるまで前記カムを回転させるべく、前記原動機を制御する制御手段と、
を更に備えることを特徴とする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、内燃機関と独立した原動機により回転又は揺動されるカムがバルブを開閉させる内燃機関の動弁システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のカムを電動機（モータ）により回転又は揺動させる動弁システムにおいては、カムとクランクシャフトが物理的に連結されないため、始動時等にカムの回転位置（位相）を検出する必要がある。
【０００３】
これに対し、内燃機関の運転停止時にカムの停止位置を不揮発性メモリに記憶させる技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００４−１８３６１２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、カムの停止位置によっては内燃機関の運転停止中にカムの位置が変化する場合がある。例えば、内燃機関の運転停止中は電動機に対する電力供給が行われないため、電動機がカムの位置を一定の位置に保持することができない。よって、バルブのリフト量が比較的大きくなる位置でカムが停止した場合は、内燃機関の運転停止中にバルブスプリングの反力によってカムが回転する可能性がある。
【０００５】
これに対し、カムポジションセンサを用いる方法が考えられる。しかしながら、カムポジションセンサは、カムとともに回転する被検出部が検出部の近傍を通過した時に信号を出力するセンサである。このため、カムポジションセンサの信号を利用する場合には、被検出部が検出部近傍を通過するまでカムを回転させる必要がある。よって、カムの回転位置を速やかに特定することができない場合がある。
【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、内燃機関と独立した原動機により回転又は揺動されるカムがバルブを開閉させる内燃機関の動弁システムにおいて、カムの回転位置を可及的速やかに特定可能な技術の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記した課題を解決するために、内燃機関と独立した原動機により回転又は揺動されるカムを備え、カムの１回転当たりに原動機がｎ回転する内燃機関の動弁システムにおいて、原動機の回転位置を検出するセンサ（第１センサ）と、カムが１／ｎ回転する範囲毎に異なるパターンの信号を出力するセンサ（第２センサ）と、を利用してカムの回転位置を特定するようにした。
【０００８】
内燃機関と独立した原動機によりカムが回転又は揺動される動弁システムにおいては、第１センサの出力信号に基づいて原動機の回転位置を特定することができる。その際、カムに対する原動機の回転速度比（カムが１回転する間に原動機が回転する回数）が１であれば、第１センサの出力信号に基づいてカムの回転位置も一意に特定することができる。
【０００９】
ところで、原動機とカムとの間に減速機構が介在すると、カムに対する原動機の回転速度比が１にならない（例えば、カムが１回転する間に原動機が複数回転する）。このような場合は、原動機の１つの回転位置に対してカムが複数の回転位置を取り得る。
【００１０】
例えば、カムの１回転当たりに原動機が３回転（０度〜１０８０度）する場合は、原動機の１つの回転位置に対してカムが３通りの回転位置を取り得る。このため、原動機が３回転中の何回転目であるかを特定する必要がある。すなわち、原動機の回転位置が以下の（１）〜（３）の何れの範囲に属しているかを特定する必要がある。
（１）０度から３６０度までの範囲
（２）３６０度から７２０度までの範囲
（３）７２０度から１０８０度までの範囲
【００１１】
要するに、カムが１回転する間に原動機がｎ回転（ｎは１より大きな整数）する場合は、原動機の１つの回転位置に対してカムがｎ通りの回転位置を取り得ることになる。よって、カムに対する原動機の回転速度比が１より大きい場合は、第１センサの出力信号のみに基づいてカムの回転位置（言い換えれば、原動機の回転位置とカムの回転位置との相関関係）を一意に特定することが困難となる。
【００１２】
これに対し、カムに連動して回転又は揺動する被検出部が検出部近傍を通過した時に信号を出力するカムポジションセンサ（第２センサ）を併用することにより、ｎ通りの回転位置の１つを特定する方法が考えられる。
【００１３】
カムポジションセンサを併用する方法においては、被検出部が検出部近傍を通過するまでカムを回転させる必要がある。特に、被検出部が検出部近傍を通過した直後の状態にある場合は、カムを略３６０度回転させなければならず、その間にバルブとピストンとの干渉（バルブスタンプ）が発生する可能性がある。
【００１４】
そこで、本発明は、内燃機関と独立した原動機により回転又は揺動されるカムがバルブを開閉させる内燃機関の動弁システムにおいて、
前記カムの回転速度が前記原動機の回転速度の１／ｎとなるように、前記原動機の回転力を前記カムへ伝達する減速機構と、
前記原動機の回転位置を示す信号を出力する第１センサと、
前記カムが１／ｎ回転する範囲毎に異なるパターンの信号を出力する第２センサと、
前記第１センサ及び前記第２センサの出力信号に基づいて、前記原動機の回転位置と前記カムの回転位置との相関を特定する特定手段と、
を備えるようにした。
【００１５】
かかる発明において、第２センサは、カムが１／ｎ回転する範囲毎に異なるパターンの信号を出力することになる。その結果、特定手段は、第２センサの出力信号に基づいて、原動機の回転位置が１〜ｎ回転目までの何回転目に属しているかを特定することができる。
【００１６】
例えば、カムが１回転する間に原動機が３回転する場合（ｎ＝３）は、第２センサはカムが１２０度回転する範囲毎に異なるパターンの信号を出力する。すなわち、カムの回転位置が０度〜１２０度の範囲に属している場合（原動機の回転位置が上記（１）の範囲に属している場合）と、１２０度〜２４０度の範囲に属している場合（原動機の回転位置が上記（２）の範囲に属している場合）と、２４０度〜３６０度の範囲に属している場合（原動機の回転位置が上記（３）の範囲に属している場合）とにおいて、第２センサが異なるパターンの信号を出力することになる。
【００１７】
従って、特定手段は、第１センサの出力信号と第２センサの出力信号とを照合することにより、前記カムの回転位置及び前記原動機の回転位置を一意に特定することが可能となる。
【００１８】
上記した特定方法はカムを殆ど回転させずに実施可能であるため、カムの回転位置を可及的速やかに特定することが可能になるとともに、バルブスタンプの発生を極力回避することが可能となる。
【００１９】
本発明の第２センサは、従来のカムポジションセンサのように、カムと連動して回転又は揺動する回転体に設けられた被検出部と、前記被検出部が所定位置を通過した時に信号を出力する検出部と、を備えたセンサである。但し、被検出部は、前記回転体が１／ｎ回転する範囲のそれぞれに設けられるとともに、それら被検出部の形状は前記範囲毎に相違するものとする。
【００２０】
この場合、被検出部は１／ｎ回転範囲毎に区切られたｎ個の範囲に設けられるとともに、それら被検出部の形状は前記した範囲毎に相違する。その結果、検出部は、１／ｎ回転範囲毎に異なるパターンの信号を出力することができる。
【００２１】
尚、第２センサの検出部は、前記被検出部の回転方向（言い換えれば、前記回転体の回転方向）へ変位自在に構成されてもよい。このような構成によると、第２センサは、カムが回転停止状態にある時であっても、検出部を変位させることによってカムの回転位置（停止位置）がｎ個の範囲の何れの範囲に属しているかを検出することが可能となる。
【００２２】
その結果、特定手段は、カムが回転停止状態にある時に該カムを回転させることなく、原動機及びカムの回転位置（停止位置）を特定することができる。
【００２３】
ところで、カムが停止状態にあっても内燃機関のクランクシャフトが回転していれば、バルブスタンプを回避しきれない可能性がある。よって、特定手段は、カム及びクランクシャフトが停止状態にある時に前記検出部を変位させることにより、原動機及びカムの回転位置を特定することが望ましい。そのような時期としては、内燃機関のクランキングが開始される前を例示することができる。
【００２４】
また、本発明にかかる内燃機関の動弁システムは、特定手段により特定されたカムの停止位置におけるバルブのリフト量を取得する取得手段と、該取得手段により取得されたリフト量が所定量以上である時にバルブのリフト量が所定量未満になるまでカムを回転させるべく原動機を制御する制御手段と、を更に備えるようにしてもよい。
【００２５】
尚、上記した所定量は、ピストンが上死点に位置する時にバルブスタンプが発生し得る最小のリフト量、或いはピストンが上死点に位置する時にバルブスタンプを回避し得る最大のリフト量である。
【００２６】
かかる構成によれば、原動機及びカムの回転位置が特定された後のクランキング時にバルブスタンプが発生しなくなる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、内燃機関と独立した原動機により回転又は揺動される内燃機関の動弁システムにおいて、カムの回転位置を可及的速やかに特定可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。
【００２９】
＜実施例１＞
先ず、本発明の第１の実施例について図１〜図８に基づいて説明する。図１は、本発明にかかる内燃機関の動弁システムの概略構成を示す図である。
【００３０】
図１に示す内燃機関１は、４ストローク・サイクルの火花点火式内燃機関（ガソリンエンジン）である。内燃機関１は、４つの気筒２を備えている。気筒２内には、ピストン３が摺動自在に内装されている。ピストン３は、コネクティングロッド４を介してクランクシャフト５と連結されている。
【００３１】
気筒２の内部は、吸気ポート６及び排気ポート７と連通している。気筒２内における吸気ポート６の開口端は、吸気バルブ８により開閉される。気筒２内における排気ポート７の開口端は、排気バルブ９により開閉される。吸気バルブ８と排気バルブ９は、吸気側駆動機構１０と排気側駆動機構１１とにより各々開閉駆動される。
【００３２】
前記吸気ポート６は、吸気通路６０と連通している。前記吸気通路６０には、燃料噴射弁１２が取り付けられている。前記排気ポート７は、排気通路７０と連通している。前記排気通路７０は、図示しない排気浄化装置や消音器と接続されている。
【００３３】
前記吸気通路６０へ取り込まれた吸気は、吸気ポート６へ導かれる。吸気ポート６へ導かれた吸気は、吸気バルブ８の開弁時に気筒２内へ吸入される。その際、燃料噴射弁１２から吸気ポート６へ噴射された燃料も吸気とともに気筒２内へ吸入される。
【００３４】
気筒２内に導かれた燃料及び吸気（混合気）は、点火プラグ１３が発生する火花を火種として燃焼される。気筒２内で燃焼されたガス（既燃ガス）は、排気バルブ９の開弁時に排気ポート７へ排出される。排気ポート７へ排出された既燃ガスは、排気通路７０を介して大気中へ排出される。
【００３５】
このように構成された内燃機関１には、ＥＣＵ１４が併設されている。ＥＣＵ１４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ等から構成される電子制御ユニットである。ＥＣＵ１４には、クランクポジションセンサ１５、水温センサ１６、イグニッションスイッチ１００、スタータスイッチ２００などの各種センサと電気的に接続されている。
【００３６】
ＥＣＵ１４は、前記した各種センサの測定値に基づいて燃料噴射弁１２、点火プラグ１３、吸気側駆動機構１０、及び排気側駆動機構１１を電気的に制御する。
【００３７】
ここで、図２、図３に基づいて吸気側駆動機構１０及び排気側駆動機構１１の構成を説明する。図２は吸気側駆動機構１０の構成を示す図である。図２中の＃１〜♯４は、内燃機関１の１番気筒から４番気筒を各々示している。１番気筒（＃１）から４番気筒（＃４）の燃焼順序は、１番気筒（＃１）→３番気筒（＃３）→４番気筒（＃４）→２番気筒（＃２）である。
【００３８】
１番気筒（＃１）から４番気筒（＃４）の各々には、２つの吸気バルブ８が設けられている。各吸気バルブ８のステム基端には、バルブリフタ８０が取り付けられている。吸気バルブ８は吸気側バルブスプリング８８によって閉弁方向へ付勢されており、その付勢力によってバルブリフタ８０が第１吸気カム８１又は第２吸気カム８２に押し付けられている。
【００３９】
第１吸気カム８１は、１番気筒（＃１）及び４番気筒（＃４）の吸気バルブ８を開閉駆動するカムであり、第１吸気カムシャフト８３に固定されている。第２吸気カム８２は、２番気筒（＃２）及び３番気筒（＃３）の吸気バルブ８を開閉駆動するカムであり、第２吸気カムシャフト８４に固定されている。すなわち、本実施例では、燃焼時期が３６０度ＣＡ異なる２つの気筒が１本の吸気カムシャフトを共用するように構成されている。
【００４０】
第１吸気カムシャフト８３と第２吸気カムシャフト８４は、同軸に配置されるとともに、互いに独立して周方向へ回転或いは揺動可能に内燃機関１に支持されている。
【００４１】
第１吸気カムシャフト８３の一端には、第１被動ギア８５が固定されている。第１被動ギア８５は、第１モータ１８の出力軸に固定された第１駆動ギア１９と噛合している。以下では、第１被動ギア８５及び第１駆動ギア１９を第１減速機構と総称する。第１減速機構の減速比は、第１吸気カムシャフト８３の１回転当たりに第１モータ１８が３回転するように設定されている。
【００４２】
このような構成によると、第１モータ１８の回転トルクは、第１減速機構を介して第１吸気カムシャフト８３へ伝達される。よって、第１モータ１８が一方向へ連続的に回転、或いは順方向と逆方向とへ交互に回転することにより、第１吸気カムシャフト８３が周方向へ回転或いは揺動する。
【００４３】
一方、第２吸気カムシャフト８４の外周面の一部には、第２被動ギア８６が同軸に固定されている。第２被動ギア８６は、中間ギア８７と噛合している。中間ギア８７は、第２モータ２１の出力軸に固定された第２駆動ギア２２と噛合している。以下では、第２被動ギア８６、中間ギア８７、及び第２駆動ギア２２を第２減速機構と総称する。第２減速機構による減速比は、前述した第１減速機構と同等であるものとする。
【００４４】
このような構成によると、第２モータ２１の回転トルクは、第２減速機構を介して第２吸気カムシャフト８４へ伝達される。よって、第２モータ２１が一方向へ連続的に回転、或いは順方向と逆方向とへ交互に回転することにより、第２吸気カムシャフト８４が周方向へ回転或いは揺動する。
【００４５】
尚、第１モータ１８は、出力軸の回転位置を検出する第１レゾルバ２０を備えており、第１レゾルバ２０の検出信号がＥＣＵ１４へ入力されるようになっている。第２モータ２１は、出力軸の回転位置を検出する第２レゾルバ２３を備えており、第２レゾルバ２３の検出信号がＥＣＵ１４へ入力されるようになっている。
【００４６】
また、第１吸気カムシャフト８３には、第１カムポジションセンサ３０が取り付けられている。第２吸気カムシャフト８４には、第２カムポジションセンサ３１が取り付けられている。第１カムポジションセンサ３０及び第２カムポジションセンサ３１の検出信号は、ＥＣＵ１４へ入力されるようになっている。
【００４７】
次に、排気側駆動機構１１の構成について図３に基づいて説明する。図３において、１番気筒（＃１）〜４番気筒（＃４）の各々には、２つの排気バルブ９が設けられている。各排気バルブ９のステム基端には、バルブリフタ９０が取り付けられている。排気バルブ９は、排気側バルブスプリング９４によって閉弁方向へ付勢されており、その付勢力によってバルブリフタ９０が排気カム９１に押し付けられている。
【００４８】
全気筒の排気カム９１は、１本の排気カムシャフト９２に固定されている。排気カムシャフト９２の一端には、第３被動ギア９３が固定されている。第３被動ギア９３は、第３モータ２４の出力軸に取り付けられた第３駆動ギア２５と噛合している。以下では、第３被動ギア９３及び第３駆動ギア２５を第３減速機構と総称する。第３減速機構の減速比は、前述した第１減速機構、第２減速機構と同等であるものとする。
【００４９】
このような構成によると、第３モータ２４の回転トルクは、第３駆動ギア２５及び第３被動ギア９３を介して排気カムシャフト９２に伝達される。よって、第３モータ２４が一方向へ連続的に回転、或いは順方向と逆方向とへ交互に回転することにより、排気カムシ
ャフト９２が周方向へ回転或いは揺動する。
【００５０】
また、第３モータ２４は、出力軸の回転位置を検出する第３レゾルバ２６を備えており、第３レゾルバ２６の検出信号がＥＣＵ１４へ入力されるようになっている。排気カムシャフト９２には、第３カムポジションセンサ３２が取り付けられている。第３カムポジションセンサ３２の検出信号は、ＥＣＵ１４へ入力されるようになっている。
【００５１】
上記した吸気側駆動機構１０及び排気側駆動機構１１において、第１モータ１８、第２モータ２１、及び第３モータ２４は、本発明にかかる原動機に相当する。第１レゾルバ２０、第２レゾルバ２３、及び第３レゾルバ２６は、本発明にかかる第１センサに相当する。
【００５２】
以上述べたような動弁系においては、各カムシャフトとクランクシャフト５とが物理的に連結されていないため、クランクシャフト５の回転に同期したタイミングで各カム（カムシャフト）が回転動作又は揺動動作するように各モータを制御する必要がある。
【００５３】
例えば、ＥＣＵ１４は、クランクシャフト５が２回転（７２０度回転）する間に各カムシャフトが１回転（３６０度回転）するように、各モータを制御する。この場合、１番気筒（＃１）〜４番気筒（＃４）の吸気バルブ８及び排気バルブ９は、クランクシャフト５の回転に同期したタイミング（すなわち、１番気筒（＃１）〜４番気筒（＃４）の燃焼サイクルに同期したタイミング）で開閉するようになる。
【００５４】
ところで、ＥＣＵ１４が全気筒の吸気バルブ８及び排気バルブ９を燃焼サイクルに同期したタイミングで開閉動作させるためには、各モータの起動時（例えば、内燃機関１の始動時）に、第１吸気カム８１（第１吸気カムシャフト８３）、第２吸気カム８２（第２吸気カムシャフト８４）、及び排気カム９１（排気カムシャフト９２）の各々の回転位置を検知する必要がある。
【００５５】
各カムシャフトの回転位置を検知する方法としては、各モータに取り付けられたレゾルバの検出値を利用する方法が考えられる。その際、カムシャフトに対するモータの回転速度比（カムシャフトが１回転する間にモータが回転する回数）が１であれば、モータの回転位置とカムシャフトの回転位置とは同等になる。よって、レゾルバの信号に基づいてカムシャフトの回転位置を一意に特定することができる。
【００５６】
しかしながら、モータとカムシャフトとの間に減速機構が介在する場合は、カムシャフトに対するモータの回転速度比が１より大きくなる。このため、モータの１つの回転位置に対してカムシャフトが複数の回転位置を取り得る。
【００５７】
例えば、前述した図２，３の説明で述べたように、減速比が３である場合（カムシャフトに対するモータの回転速度比が３である場合）は、各カムシャフトが１回転（３６０度回転）する間に各モータが３回転（１０８０度回転）する。言い換えれば、各カムシャフトが１／３回転（１２０度回転）する間に各モータが１回転（３６０度回転）する。
【００５８】
この場合、モータの１つの回転位置に対してカム（カムシャフト）が３通りの回転位置を取り得ることになる。例えば、図４に示すように、第１レゾルバ２０の出力信号が２７０度を示す場合に、第１吸気カム８１（第１吸気カムシャフト８３）は、９０度と２１０度と３３０度の３通りの回転位置を取り得る。言い換えれば、第１レゾルバ２０の出力信号が２７０度を示す場合は、第１モータ１８の回転位置が２７０度と６３０度と９９０度の３通りの回転位置を取り得ることになる。
【００５９】
従って、各カム（カムシャフト）の回転位置を一意に特定する場合は、各モータの回転位置が以下の（１）〜（３）に示す範囲の何れの範囲に属するかを判別する必要がある。
（１）０度〜３６０度の範囲
（２）３６０度〜７２０度の範囲
（３）７２０度〜１０８０度の範囲
【００６０】
しかしながら、上記した判別をレゾルバの出力信号のみに基づいて行うことは困難である。このため、各カムシャフトに取り付けられたカムポジションセンサを利用して上記の判別を行う必要がある。その際に用いられるカムポジションセンサとしては、各カムシャフトに連動して回転又は揺動する被検出部が検出部の検出範囲（所定位置）を通過した時に信号を出力するセンサを例示することができる。
【００６１】
上記したようなカムポジションセンサを利用する場合には、各モータの起動時に被検出部が所定位置を通過するまでカムシャフトを回転させる必要があり、カムシャフトの回転位置を速やかに検出することができない。また、ピストン３が上死点近傍に位置する時にカムシャフトが回転させられると、バルブとピストン３との干渉（バルブスタンプ）が発生する可能性も高くなる。
【００６２】
そこで、本実施例のカムポジションセンサ３０，３１，３２は、モータ１８，２１，２４が１回転する間にカムシャフト８３，８４，９２が回転する範囲毎に異なるパターンの信号を出力可能な構成を採用した。
【００６３】
以下、第１カムポジションセンサ３０の構成について述べる。尚、第２カムポジションセンサ３１及び第３カムポジションセンサ３２の構成は、第１カムポジションセンサ３０と同等であるため、説明を省略する。
【００６４】
第１吸気カムシャフト８３の一端には、図５に示すように、円板状のロータ３００が連結されている。ロータ３００において、第１吸気カムシャフト８３が連結された側面と反対側の側面には、被検出部３０１が突設されている。
【００６５】
前記被検出部３０１が設けられたロータ３００の側面と対向する位置には、検出部３０２が配置されている。検出部３０２は、例えば、ホール素子又はＭＲＥ（磁気抵抗素子）等を用いた電磁ピックアップ式の検出素子であり、該検出部３０２部の直近を被検出部３０１が通過した時にオン信号を出力する。
【００６６】
被検出部３０１は、第１吸気カムシャフト８３の回転方向において１２０度毎に異なる形状に形成されている。例えば、被検出部３０１は、図６に示すように、ロータ３００の回転方向における０度〜１２０度の範囲全体に延在する弧状の突起（以下、「第１被検出部」と称する）３０１ａと、１２０度〜２４０度の範囲に断続的に配置された複数の弧状突起（以下、「第２被検出部」と称する）３０１ｂと、を備えている。
【００６７】
尚、図６に示す例では、第２被検出部３０１ｂは、第１吸気カムシャフト８３の回転方向において１５度分の幅を有する弧状突起を４つ有し、それら弧状突起が１５度間隔に配置されている。
【００６８】
このように構成された第１カムポジションセンサ３０は、図７に示すようなパターンの信号を出力することになる。先ず、第１吸気カム８１（第１吸気カムシャフト８３）の回転位置が０度〜１２０度の範囲に属する時は、第１カムポジションセンサ３０はオン信号を連続して出力する。
【００６９】
第１吸気カム８１（第１吸気カムシャフト８３）の回転位置が１２０度〜２４０度の範囲に属する時は、第１カムポジションセンサ３０はオン信号を断続的に出力する。詳細には、第１カムポジションセンサ３０は、１５度分のオン信号を１５度間隔で出力する。
【００７０】
第１吸気カム８１（第１吸気カムシャフト８３）の回転位置が２４０度〜３６０度の範囲に属する場合は、第１カムポジションセンサ３０はオフ信号を連続して出力する。
【００７１】
従って、ＥＣＵ１４は、第１カムポジションセンサ３０が連続してオン信号を出力する時は、第１吸気カム８１（第１吸気カムシャフト８３）の回転位置が０度〜１２０度の範囲に属しているとともに、第１モータ１８の回転位置が０度〜３６０度の範囲に属していると判定することができる。
【００７２】
また、ＥＣＵ１４は、第１カムポジションセンサ３０が断続的にオン信号を出力する時は、第１吸気カム８１（第１吸気カムシャフト８３）の回転位置が１２０度〜２４０度の範囲に属しているとともに、第１モータ１８の回転位置が３６０度〜７２０度の範囲に属していると判定することができる。
【００７３】
さらに、ＥＣＵ１４は、第１カムポジションセンサ３０が連続してオフ信号を出力する時（言い換えれば、オン信号が出力されない状態が継続する時）は、第１吸気カム８１（第１吸気カムシャフト８３）の回転位置が２４０度〜３６０度の範囲に属するとともに、第１モータ１８の回転位置が７２０度〜１０８０度の範囲に属すると判定することができる。
【００７４】
上記したような判定は、第１吸気カム８１（第１吸気カムシャフト８３）が１５度程度回転すれば行うことができる。よって、ＥＣＵ１４は、内燃機関１の始動時を含む第１モータ１８の起動時において、第１吸気カム８１（第１吸気カムシャフト８３）及び第１モータ１８の回転位置を速やかに特定することができる。その際、第１吸気カム８１（第１吸気カムシャフト８３）を１５度程度回転させればよいので、バルブスタンプが発生する可能性を可及的に低減することができる。
【００７５】
尚、上記した図６，７に示した例では、第２被検出部３０１ｂが１５度間隔で設けられているが、これに限られないことは勿論である。例えば、検出部３０２の検出精度を保てる範囲内で第２被検出部３０１ｂの幅及び間隔を狭めることにより、第１吸気カム８１（第１吸気カムシャフト８３）の回転位置を特定する際の該第１吸気カム８１（第１吸気カムシャフト８３）の回転量を少なくすることができる。
【００７６】
第２カムポジションセンサ３１及び第３カムポジションセンサ３２も第１カムポジションセンサ３０と同様に構成されれば、第２吸気カム８２（第２吸気カムシャフト８４）の回転位置と第２モータ２１の回転位置との相関関係、及び排気カム９１（排気カムシャフト９２）の回転位置と第３モータ２４の回転位置との相関関係も速やかに特定することが可能になる。
【００７７】
このように構成された第１カムポジションセンサ３０、第２カムポジションセンサ３１、及び第３カムポジションセンサ３２は、本発明にかかる第２センサに相当する。
【００７８】
以下、各モータを起動させる手順について図８に沿って説明する。図８は、内燃機関１の始動時に各モータを起動させるための制御ルーチンを示すフローチャートである。この制御ルーチンは、ＥＣＵ１４のＲＯＭに予め記憶されている。
【００７９】
図８の制御ルーチンでは、ＥＣＵ１４は、先ずＳ１０１においてイグニッションスイッ
チ１００がオフからオンへ切り替えられたか否かを判別する。Ｓ１０１において否定判定された場合は、ＥＣＵ１４は本ルーチンの実行を終了する。一方、Ｓ１０１において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１４はＳ１０２へ進む。
【００８０】
Ｓ１０２では、ＥＣＵ１４は、第１モータ１８、第２モータ２１、及び第３モータ２４を一定量回転させる。例えば、第２被検出部３０１ｂが前述した図６，７に示したように構成されている場合は、ＥＣＵ１４は、第１吸気カム８１（第１吸気カムシャフト８３）、第２吸気カム８２（第２吸気カムシャフト８４）、及び排気カム９１（排気カムシャフト９２）が凡そ１５度回転するように、第１モータ１８、第２モータ２１、及び第３モータ２４を制御する。
【００８１】
Ｓ１０３では、ＥＣＵ１４は、第１レゾルバ２０、第２レゾルバ２３、及び第３レゾルバ２６の出力信号を読み込む。
【００８２】
Ｓ１０４では、ＥＣＵ１４は、第１カムポジションセンサ３０、第２カムポジションセンサ３１、及び第３カムポジションセンサ３２の出力信号を読み込む。
【００８３】
Ｓ１０５では、ＥＣＵ１４は、前記Ｓ１０３で読み込まれた各レゾルバの出力信号と前記Ｓ１０４で読み込まれた各カムポジションセンサの出力信号とに基づいて、各モータの回転位置（停止位置）と各カムシャフトの回転位置（停止位置）とを特定する。
【００８４】
例えば、第１レゾルバ２０の出力信号が２７０度を示している場合は、第１モータ１８の回転位置は２７０度と６３０度と９９０度との３つの回転位置を取り得るとともに、第１吸気カム８１（第１吸気カムシャフト８３）の回転位置が９０度と２１０度と３３０度との３つの回転位置を取り得る。
【００８５】
これに対し、第１カムポジションセンサ３０がオン信号を継続して出力していれば、第１吸気カム８１（第１吸気カムシャフト８３）の回転位置が０度〜１２０度の範囲に属するとともに、第１モータ１８の回転位置が０度〜３６０度の範囲に属することになる。よって、ＥＣＵ１４は、第１モータ１８の回転位置が２７０度であると特定するとともに、第１吸気カム８１（第１吸気カムシャフト８３）の回転位置が９０度であると特定することができる。
【００８６】
また、第１カムポジションセンサ３０がオン信号を断続的に出力していれば、第１吸気カム８１（第１吸気カムシャフト８３）の回転位置が１２０度〜２４０度の範囲に属するとともに、第１モータ１８の回転位置が３６０度〜７２０度の範囲に属することになる。よって、ＥＣＵ１４は、第１モータ１８の回転位置が６３０度であると特定するとともに、第１吸気カム８１（第１吸気カムシャフト８３）の回転位置が２１０度であると特定することができる。
【００８７】
さらに、第１カムポジションセンサ３０がオフ信号を継続的に出力していれば、第１吸気カム８１（第１吸気カムシャフト８３）の回転位置が２４０度〜３６０度の範囲に属するとともに、第１モータ１８の回転位置が７２０度〜１０８０度の範囲に属することになる。よって、ＥＣＵ１４は、第１モータ１８の回転位置が９９０度であると特定するとともに、第１吸気カム８１（第１吸気カムシャフト８３）の回転位置が３３０度であると特定することができる。
【００８８】
ＥＣＵ１４は、第２モータ２１の回転位置と第２吸気カム８２（第２吸気カムシャフト８４）の回転位置との相関関係、及び第３モータ２４の回転位置と排気カム９１（排気カムシャフト９２）の回転位置との相関関係についても同様の手順により特定する。
【００８９】
ここで図８に戻り、ＥＣＵ１４は、Ｓ１０６において内燃機関１のクランキングが開始されたか否かを判別する。この判別方法としては、スタータスイッチ２００がオフからオンへ切り換えられたか否か、或いはクランクポジションセンサ１５の出力信号から求められる機関回転数が“０”より高いか否かを判別する方法を例示することができる。
【００９０】
Ｓ１０６において否定判定された場合は、ＥＣＵ１４は、本ルーチンの実行を一旦終了する。一方、Ｓ１０６において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１４は、Ｓ１０７へ進む。
【００９１】
Ｓ１０７では、ＥＣＵ１４は、クランクポジションセンサ１５の出力信号から機関回転数Ｎｅを演算し、その機関回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅｔｒｇ以上であるか否かを判別する。前記した所定回転数Ｎｅｔｒｇは、図示しないスタータモータがクランクシャフト５を安定して回転させることができる回転数であり、予め実験的に求められている。
【００９２】
Ｓ１０７において否定判定された場合（Ｎｅ＜Ｎｅｔｒｇ）は、ＥＣＵ１４は、クランキング回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅｔｒｇに安定するまでＳ１０７の処理を繰り返し実行する。一方、Ｓ１０７において肯定判定された場合（Ｎｅ≧Ｎｅｔｒｇ）は、ＥＣＵ１４は、Ｓ１０８へ進む。
【００９３】
Ｓ１０８では、ＥＣＵ１４は、各気筒２の燃焼サイクルを決定する。言い換えれば、ＥＣＵ１４は、クランクシャフト５の回転位置（クランク角）と各気筒２の燃焼サイクルとの相関関係を決定する。
【００９４】
例えば、ＥＣＵ１４は、１番気筒（＃１）及び４番気筒（＃４）のピストン３が上死点（ＴＤＣ）に位置するクランク角（言い換えれば、２番気筒（＃２）及び３番気筒（＃３）のピストン３が下死点（ＢＤＣ）に位置するクランク角）に対して、１番気筒（＃１）のピストン３が圧縮上死点に位置するとともに４番気筒（＃４）のピストン３が排気上死点に位置するクランク角（言い換えれば、２番気筒（＃２）のピストン３が膨脹下死点に位置するとともに３番気筒（＃３）のピストン３が吸気下死点に位置するクランク角）を割り当てる。
【００９５】
尚、ＥＣＵ１４は、１番気筒（＃１）及び４番気筒（＃４）のピストン３が上死点（ＴＤＣ）に位置するクランク角（言い換えれば、２番気筒（＃２）及び３番気筒（＃３）のピストン３が下死点（ＢＤＣ）に位置するクランク角）に対して、１番気筒（＃１）のピストン３が排気上死点に位置するとともに４番気筒（＃４）のピストン３が圧縮上死点に位置するクランク角（言い換えれば、２番気筒（＃２）のピストン３が吸気下死点に位置するとともに３番気筒（＃３）のピストン３が膨脹下死点に位置するクランク角）を割り当ててもよい。
【００９６】
Ｓ１０９では、ＥＣＵ１４は、前記Ｓ１０８で決定されたクランク角に同期したタイミングで各カム（カムシャフト）が回転するように各モータを起動させる。
【００９７】
このようにして各モータが起動されると、各気筒２の吸排気バルブは、前記Ｓ１０８で割り当てられた燃焼サイクルに適したタイミングで開閉するようになる。
【００９８】
各気筒２の吸排気バルブが前記した燃焼サイクルに適したタイミングで開閉するようになると、ＥＣＵ１４は、Ｓ１１０へ進み、各気筒２の燃料噴射弁１２及び点火プラグ１３の作動を開始する。
【００９９】
尚、本実施例では、動弁システム（吸気側駆動機構１０及び排気側駆動機構１１）と内
燃機関１が共通のＥＣＵ１４によって制御されているが、動弁システムと内燃機関１が異なるＥＣＵによって制御される場合には、内燃機関用のＥＣＵが吸排気バルブの動作タイミング（各気筒２の燃焼サイクル）を把握することができない。このため、動弁システム用のＥＣＵは、吸排気バルブの動作タイミングが決定した時に、その決定結果を内燃機関用のＥＣＵへ通知するようにしてもよい。
【０１００】
以上述べたようにＥＣＵ１４が図８の制御ルーチンを実行することにより、本発明にかかる特定手段が実現される。その結果、各モータの回転位置と各カムシャフトの回転位置との相関関係を速やかに特定することが可能となる。よって、内燃機関１の始動期間を短縮することが可能になるとともに、バルブスタンプが発生する可能性を低減させることができる。
【０１０１】
ところで、ＥＣＵ１４が上記したＳ１０２〜Ｓ１０５の処理を実行し終える前に内燃機関１のクランキングが開始されると、バルブスタンプが発生する可能性がある。このため、ＥＣＵ１４は、Ｓ１０５の処理を実行し終える前にスタータスイッチ２００がオフからオンへ切り替えられた場合は、Ｓ１０５の処理が終了するまでスタータモータの作動を禁止するようにしてもよい。
【０１０２】
また、内燃機関１のクランキングが開始される時にリフト量の多い吸気バルブ８および／または排気バルブ９が存在すると、クランキング開始後にバルブスタンプが発生する可能性がある。
【０１０３】
これに対し、ＥＣＵ１４は、各カム（カムシャフト）の回転位置が特定されてから内燃機関１のクランキングが開始されるまでの期間に、全ての吸気バルブ８及び排気バルブ９のリフト量が所定量未満となるように各モータを制御してもよい。
【０１０４】
前記した所定量は、ピストン３が上死点に位置する時にバルブスタンプが発生し得る最小のリフト量、又はピストン３が上死点に位置する時にバルブスタンプを回避し得る最大のリフト量である。このような所定量は、予め実験的に求められているものとする。
【０１０５】
尚、各バルブのリフト量が所定量未満となる時のモータ又はカムシャフトの回転位置（回転位置の範囲）は、予め実験的に求められていてもよい。その場合は、ＥＣＵ１４は、前述したＳ１０５の処理を実行した後に、各モータ又は各カムシャフトの回転位置が上記した範囲に属しているか判別する。上記した範囲から逸脱した回転位置のモータ又はカムシャフトが存在する場合には、ＥＣＵ１４は、該モータ又は該カムシャフトの回転位置が上記範囲に収まるようにモータを制御してもよい。
【０１０６】
＜実施例２＞
次に、本発明の第２の実施例について図９〜図１１に基づいて説明する。ここでは前述した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【０１０７】
前述した第１の実施例では、各モータの起動時に各カム（カムシャフト）を僅かに回転させることにより、モータの回転位置とカム（カムシャフト）の回転位置との相関関係を特定する例について述べた。
【０１０８】
これに対し、本実施例では、各モータの起動時に各カム（カムシャフト）を回転させずに、モータの回転位置とカム（カムシャフト）の回転位置との相関関係を特定する例について述べる。
【０１０９】
本実施例のカムポジションセンサは、検出部がカム（カムシャフト）の回転方向へ変位
可能に構成される。このような構成によれば、カム（カムシャフト）を回転させることなく、該カム（カムシャフト）の回転位置が属する範囲を特定することが可能となる。
【０１１０】
以下、本実施例における第１カムポジションセンサ３０の構成について図９，１０に基づいて説明する。尚、第２カムポジションセンサ３１及び第３カムポジションセンサ３２の構成は、第１カムポジションセンサ３０と同等であるため、説明を省略する。
【０１１１】
第１カムポジションセンサ３０の検出部３０２は、アーム３１０を介して回転軸３１１に固定されている。回転軸３１１は、該回転軸３１１の軸心周りに回転自在に支持されている。尚、回転軸３１１の軸心は、第１吸気カムシャフト８３の軸心と同一直線上に位置するものとする。
【０１１２】
前記回転軸３１１には、該回転軸３１１を図９中の矢印Ｒが示す方向へ回転（正転）させるためのアクチュエータ３１２が取り付けられている。アクチュエータ３１２は、ＥＣＵ１４によって電気的に制御される。
アクチュエータ３１２としては、電動モータを例示することができる。尚、アクチュエータ３１２は、前記アーム３１０を矢印Ｒ方向へ押圧する力を発生するソレノイドであってもよく、或いは前記アーム３１０を矢印Ｒ方向へ吸引する磁力を発生する電磁石であってもよい。
【０１１３】
前記検出部３０２には、該検出部３０２を逆転方向（矢印Ｒが示す方向と逆方向）へ付勢するリターンスプリング３１３が連結されている。リターンスプリング３１３の基端は、図示しないシリンダヘッドなどに固定されている。
【０１１４】
前記したリターンスプリング３１３は、前記アクチュエータ３１２によって正転方向へ変位させられた検出部３０２を規定の位置（図９に示す位置）へ戻す役目を果たす。
【０１１５】
ところで、内燃機関１の運転時等は、前記リターンスプリング３１３が振動してしまう可能性がある。そのような場合は、検出部３０２の位置が安定しなくなるため、第１カムポジションセンサ３０の検出精度が低下する可能性がある。
【０１１６】
これに対し、第１カムポジションセンサ３０は、検出部３０２が規定位置にある時に前記アーム３１０に当接するストッパ３１４を備えている。尚、ストッパ３１４は、前記アーム３１０より逆転側に配置される。
【０１１７】
このように構成された第１カムポジションセンサ３０によると、アクチュエータ３１２の非作動時は、リターンスプリング３１３がアーム３１０をストッパ３１４に押し付けることになる。このため、内燃機関１の振動等によって検出部３０２の位置が不安定になることが回避される。すなわち、検出部３０２の位置は、規定位置に保持される。
【０１１８】
また、アクチュエータ３１２が駆動力を発生した時は、図１１に示すように、アーム３１０及び回転軸３１１がリターンスプリング３１３の付勢力に抗して正転することになる。その際のアーム３１０及び回転軸３１１の回転角度は、前述した第２被検出部３０１ｂの幅及び間隔に基づいて定められるものとする。例えば、前述した図６に例示したように第２被検出部３０１ｂの幅及び間隔が１５度である場合は、アーム３１０及び回転軸３１１の回転角度は１５度、若しくは１５度より若干多く設定されればよい。
【０１１９】
このようにアーム３１０及び回転軸３１１が正転させられると、検出部３０２は、第１吸気カム８１（第１吸気カムシャフト８３）の回転位置が属する範囲に応じたパターンの信号を出力することができる。よって、第１吸気カム８１（第１吸気カムシャフト８３）
を回転させることなく、該第１吸気カム８１（第１吸気カムシャフト８３）の回転位置及び第１モータ１８の回転位置を特定することが可能となる。その結果、バルブスタンプが発生する可能性を一層低くすることができる。
【０１２０】
以下、各モータを起動させる手順について図１２に沿って説明する。図１２は、内燃機関１の始動時に各モータを起動させるための制御ルーチンを示すフローチャートである。図１２において前述した第１の実施例の制御ルーチン（図８を参照）と同等の処理については同等の符号が付されている。
【０１２１】
図１２の制御ルーチンでは、ＥＣＵ１４は、Ｓ１０１を実行した後に、Ｓ１０２の代わりにＳ２０１を実行する。Ｓ２０１では、ＥＣＵ１４は、各カムポジションセンサの検出部を各カム（カムシャフト）の回転方向へ変位させるべく、アクチュエータを作動させる。
【０１２２】
Ｓ１０３では、ＥＣＵ１４は、各モータに取り付けられたレゾルバの出力信号を読み込む。
【０１２３】
Ｓ１０４では、ＥＣＵ１４は、各カムポジションセンサの検出部が変位しながら出力した信号のパターンを読み込む。
【０１２４】
Ｓ１０５では、ＥＣＵ１４は、前記Ｓ１０３で読み込まれた各レゾルバの出力信号と前記Ｓ１０４で読み込まれた各カムポジションセンサの出力信号とに基づいて、各モータの回転位置（停止位置）と各カムシャフトの回転位置（停止位置）とを特定する。
【０１２５】
Ｓ１０６以降の処理は、前述した第１の実施例の制御ルーチンと同様である。
【０１２６】
以上述べた実施例によれば、各モータの起動時にカム（カムシャフト）を回転させることなく、各カム（カムシャフト）の回転位置と各モータの回転位置との相関関係を特定することが可能となる。その結果、バルブスタンプが発生する可能性を一層低くすることが可能になる。
【０１２７】
前述した第１及び第２の実施例では、内燃機関１の始動時に各モータの回転位置と各カムシャフトの回転位置との相関関係を特定する場合を例示したが、内燃機関１の始動時に限らず停止状態のモータを起動させる場合であれば同様の手順によってモータの回転位置とカムシャフトの回転位置との相関関係を特定することは可能である。
【０１２８】
また、前述した第１及び第２の本実施例では、カム（カムシャフト）が１回転する間にモータが３回転する構成を例に挙げたが、４回転以上であっても構わない。要は、モータが１回転する間にカム（カムシャフト）が回転する範囲毎に被検出部の形状が異なっていればよい。
【０１２９】
さらに、前述した第１及び第２の本実施例では、被検出部３０１がロータ３００の側面に設けられる例について述べたが、この構成に限られるものではないことは勿論である。例えば、ロータ３００の外周面に被検出部が突設されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】内燃機関の動弁システムの概略構成を示す図である。
【図２】吸気側駆動機構の構成を示す図である。
【図３】排気側駆動機構の構成を示す図である。
【図４】第１レゾルバの出力信号と第１吸気カムの位相との関係を示す図である。
【図５】第１の実施例における第１カムポジションセンサの構成を示す第１の図である。
【図６】第１の実施例における第１カムポジションセンサの構成を示す第２の図である。
【図７】第１レゾルバの出力信号と第１吸気カムの位相と第１カムポジションセンサの出力信号との関係を示す図である。
【図８】第１の実施例において内燃機関の始動時に各モータを起動させるための制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図９】第２の実施例における第１カムポジションセンサの構成を示す第１の図である。
【図１０】第２の実施例における第１カムポジションセンサの構成を示す第２の図である。
【図１１】第２の実施例における第１カムポジションセンサの動作を示す図である。
【図１２】第２の実施例において内燃機関の始動時に各モータを起動させるための制御ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１３１】
１・・・・・内燃機関
２・・・・・気筒
６・・・・・吸気ポート
７・・・・・排気ポート
８・・・・・吸気バルブ
９・・・・・排気バルブ
１０・・・・吸気側駆動機構
１１・・・・排気側駆動機構
１２・・・・燃料噴射弁
１３・・・・点火プラグ
１４・・・・ＥＣＵ
１８・・・・第１モータ
２０・・・・第１レゾルバ
２１・・・・第２モータ
２３・・・・第２レゾルバ
２４・・・・第３モータ
２６・・・・第３レゾルバ
３０・・・・第１カムポジションセンサ
３１・・・・第２カムポジションセンサ
３２・・・・第３カムポジションセンサ
６０・・・・吸気通路
７０・・・・排気通路
８０・・・・バルブリフタ
８１・・・・第１吸気カム
８２・・・・第２吸気カム
８３・・・・第１吸気カムシャフト
８４・・・・第２吸気カムシャフト
８８・・・・吸気側バルブスプリング
９０・・・・バルブリフタ
９１・・・・排気カム
９２・・・・排気カムシャフト
９４・・・・排気側バルブスプリング
３００・・・ロータ
３０１・・・被検出部
３０１ａ・・第１被検出部
３０１ｂ・・第２被検出部
３０２・・・検出部
３１０・・・アーム
３１１・・・回転軸
３１２・・・アクチュエータ
３１３・・・リターンスプリング
３１４・・・ストッパ
【図１】
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【図２】
2009264329.tif 000004
【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】
2009264329.tif 000011
【図１０】
2009264329.tif 000012
【図１１】
2009264329.tif 000013
【図１２】
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