(57)【要約】【課題】可変動弁機構の制御装置に関し、カムのバルブリフタに対するクリアランス量のばらつきの影響を排除して精度の高いフィードフォワード制御を行えるようにする。【解決手段】カムの基本姿勢に対する回転角度θと、カムのバルブリフタに対するクリアランス量αとを取得する。取得した回転角度θとクリアランス量αとを入力値とし、予め設定された計算規則に従ってバルブリフタからカムに作用する反力ｆを算出する。また、回転角度θを入力値として、予め設定された計算規則に従ってカムの軸中心から反力ｆの作用線までの距離ｘを算出する。そして、反力ｆとカム−作用線間距離ｘとを掛け算してカムに作用する反トルクＴspを算出し、この反トルクＴspに基づいてモータへのトルク指令値を決定する。【選択図】図４
2009036131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブをリフトさせるためのカムを電動機によって回転させる可変動弁機構の制御装置であって、
前記カムの基本姿勢に対する回転角度を取得する回転角度取得手段と、
前記カムの前記バルブのリフタに対するクリアランス量を取得するクリアランス量取得手段と、
前記回転角度と前記クリアランス量とを入力値とし、予め設定された計算規則に従って前記リフタから前記カムに作用する反力を算出する反力計算手段と、
前記回転角度を入力値とし、予め設定された計算規則に従って前記カムの軸中心から前記反力の作用線までの距離を算出するカム−作用線間距離計算手段と、
前記反力と前記カム−作用線間距離とを掛け算して前記カムに作用する反トルクを算出する反トルク計算手段と、
前記反トルクに基づいて前記電動機へのトルク指令値を算出する指令値計算手段と、
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】
前記反力計算手段は、
前記回転角度を入力値とし、予め設定された計算規則に従って前記カムの軸中心から前記リフタまでの距離を算出する第１の計算手段と、
前記カム−リフタ間距離から前記クリアランス量を差し引いた差引値を算出する第２の計算手段と、
前記差引値を入力値とし、予め設定された計算規則に従って前記反力を算出する第３の計算手段と、
からなることを特徴とする請求項１記載の可変動弁機構の制御装置。
【請求項３】
前記第１の計算手段は、前記回転角度と前記カム−リフタ間距離との関係を定めたマップを含み、前記マップに基づいて前記カム−リフタ間距離を算出することを特徴とする請求項２記載の可変動弁機構の制御装置。
【請求項４】
前記第３の計算手段は、前記差引値と前記反力との関係を定めたマップを含み、前記マップに基づいて前記反力を算出することを特徴とする請求項２又は３記載の可変動弁機構の制御装置。
【請求項５】
前記カム−作用線間距離計算手段は、前記回転角度と前記カム−作用線間距離との関係を定めたマップを含み、前記マップに基づいて前記カム−作用線間距離を算出することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の可変動弁機構の制御装置。
【請求項６】
前記カムの回転方向を取得する回転方向取得手段をさらに備え、
前記反力計算手段は、前記回転方向に応じて前記反力を計算するための計算規則を変更するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の可変動弁機構の制御装置。
【請求項７】
前記カムの回転方向を取得する回転方向取得手段をさらに備え、
前記カム−作用線間距離計算手段は、前記回転方向に応じて前記カム−作用線間距離を計算するための計算規則を変更するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の可変動弁機構の制御装置。
【請求項８】
前記カムの基本姿勢のずれを学習し、その学習値によって前記回転角度を補正する回転角度補正手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項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、バルブをリフトさせるためのカムを電動機によって回転させる可変動弁機構の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１に記載されるように、バルブをリフトさせるためのカムを電動機によって回転させる可変動弁機構が知られている。このような可変動弁機構付きの内燃機関では、クランクシャフトの回転と独立してカムの回転速度や回転方向を自由に制御することが可能であり、リフト量や作用角といったバルブの動作特性を可変にすることができる。
【０００３】
内燃機関におけるバルブのリフト動作は、カムが回転し、そのカムノーズがバルブスプリングのバネ力に抗してバルブリフタを押し下げることで実現される。その際、カムにはバルブリフタからの反力に起因して反トルクが作用する。この反トルクの大きさはカムの回転角度に応じて変動し、それに応じて電動機の負荷も変動することとなる。
【０００４】
このような状況においてカムの回転速度を正確に制御するためには、フィードフォワード制御による電動機のトルク制御が好適である。つまり、カムの回転に伴い変動する反トルクを予測計算し、その計算値に基づいて電動機の出力トルクを制御すればよい。カムに作用する反トルクの大きさは、例えば、実機或いは試験機を用いた実測やシミュレーションによって計測することができる。その計測結果からマップを作成し、カムの回転角度と反トルクとの対応関係を規定したマップを用意しておくことで、カムの回転に伴い変動する反トルクを正確に予測することが可能になる。
【特許文献１】特開２００６−２２０１０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、カムとバルブリフタとの間には僅かではあるがクリアランスが存在し、その大きさには部品の加工精度や組立精度に起因するばらつきがある。さらに、このクリアランスの大きさ（クリアランス量）は一定ではなく、バルブのリフト動作に伴う摺動部の経年変化によってクリアランス量にも変化が生じる場合がある。例えば、バルブフェースやバルブシートが磨耗するとクリアランス量は小さくなり、タペットやバルブステムなどが磨耗するとクリアランス量は大きくなる。
【０００６】
カムとバルブリフタ間のクリアランス量は、実際にカムに作用する反トルクの大きさに直接影響する。例えば、０．０１ｍｍ程度のクリアランス量の違いによっても実際に作用する反トルクには大きな差が生じる。このため、マップの作成時に想定した設計クリアランス量と実際のクリアランス量との間に差が生じている場合には、反トルクを正確に予測計算することができず、精度の高いフィードフォワード制御を行うことができない。
【０００７】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、カムのバルブリフタに対するクリアランス量のばらつきの影響を排除して精度の高いフィードフォワード制御を行えるようにした可変動弁機構の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、
バルブをリフトさせるためのカムを電動機によって回転させる可変動弁機構の制御装置であって、
前記カムの基本姿勢に対する回転角度を取得する回転角度取得手段と、
前記カムの前記バルブのリフタに対するクリアランス量を取得するクリアランス量取得手段と、
前記回転角度と前記クリアランス量とを入力値とし、予め設定された計算規則に従って前記リフタから前記カムに作用する反力を算出する反力計算手段と、
前記回転角度を入力値とし、予め設定された計算規則に従って前記カムの軸中心から前記反力の作用線までの距離を算出するカム−作用線間距離計算手段と、
前記反力と前記カム−作用線間距離とを掛け算して前記カムに作用する反トルクを算出する反トルク計算手段と、
前記反トルクに基づいて前記電動機へのトルク指令値を算出する指令値計算手段と、
を備えることを特徴としている。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、
前記反力計算手段は、
前記回転角度を入力値とし、予め設定された計算規則に従って前記カムの軸中心から前記リフタまでの距離を算出する第１の計算手段と、
前記カム−リフタ間距離から前記クリアランス量を差し引いた差引値を算出する第２の計算手段と、
前記差引値を入力値とし、予め設定された計算規則に従って前記反力を算出する第３の計算手段と、
からなることを特徴としている。
【００１０】
第３の発明は、第２の発明において、
前記第１の計算手段は、前記回転角度と前記カム−リフタ間距離との関係を定めたマップを含み、前記マップに基づいて前記カム−リフタ間距離を算出することを特徴としている。
【００１１】
第４の発明は、第２又は第３の発明において、
前記第３の計算手段は、前記差引値と前記反力との関係を定めたマップを含み、前記マップに基づいて前記反力を算出することを特徴としている。
【００１２】
第５の発明は、第１乃至第４の何れか１つの発明において、
前記カム−作用線間距離計算手段は、前記回転角度と前記カム−作用線間距離との関係を定めたマップを含み、前記マップに基づいて前記カム−作用線間距離を算出することを特徴としている。
【００１３】
第６の発明は、第１乃至第５の何れか１つの発明において、
前記カムの回転方向を取得する回転方向取得手段をさらに備え、
前記反力計算手段は、前記回転方向に応じて前記反力を計算するための計算規則を変更するように構成されていることを特徴としている。
【００１４】
第７の発明は、第１乃至第６の何れか１つの発明において、
前記カムの回転方向を取得する回転方向取得手段をさらに備え、
前記カム−作用線間距離計算手段は、前記回転方向に応じて前記カム−作用線間距離を計算するための計算規則を変更するように構成されていることを特徴としている。
【００１５】
第８の発明は、第１乃至第７の何れか１つの発明において、
前記カムの基本姿勢のずれを学習し、その学習値によって前記回転角度を補正する回転角度補正手段をさらに備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
第１の発明によれば、カムの回転角度とともに、カムのリフタに対するクリアランス量がカムに作用する反トルクの計算のための入力値として用いられる。この反トルクは、カムに作用する反力と、カムの軸中心から反力の作用線までの距離（カム−作用線間距離）との掛け算により算出されるが、その反力の算出のための入力値としてカムの回転角度とクリアランス量とが用いられる。これにより、実際のクリアランス量が設計クリアランス量と相違している場合や、経年変化によってクリアランス量が変化した場合でも、実際にカムに作用する反トルクを正確に予測計算することができ、その正確に予測した反トルクに基づいて電動機を制御することができる。
【００１７】
第２の発明によれば、まず、カムの軸中心からリフタまでの距離（カム−リフタ間距離）がカムの回転角度から算出され、次に、カム−リフタ間距離からクリアランス量を差し引いた値が算出され、最後に、その差引値からカムに作用する反力が算出される。このようなロジックによれば、カムに作用する反力を正確に且つ少ない計算負荷で求めることができる。
【００１８】
第３の発明によれば、カムの回転角度に応じたカム−リフタ間距離をマップから読み出すことで、カム−リフタ間距離の算出に要する計算負荷を軽減することができる。また、必要なマップはカムの回転角度とカム−リフタ間距離との関係を定める二次元マップであるので、制御装置のメモリの使用量は少なくて済む。さらに、カム−リフタ間距離は動弁系を設計する際の設計値でもあるので、この設計値を用いてマップを作成することで、マップの作成に要する工数を抑えることもできる。
【００１９】
第４の発明によれば、カム−リフタ間距離からクリアランス量を差し引いた差引値に応じた反力をマップから読み出すことで、カムに作用する反力の算出に要する計算負荷を軽減することができる。また、必要なマップは前記差引値とカムに作用する反力との関係を定める二次元マップであるので、制御装置のメモリの使用量は少なくて済む。さらに、カムに作用する反力は動弁系を設計する際の設計値でもあるので、この設計値を用いてマップを作成することで、マップの作成に要する工数を抑えることもできる。
【００２０】
第５の発明によれば、カムの回転角度に応じたカム−作用線間距離をマップから読み出すことで、カム−作用線間距離の算出に要する計算負荷を軽減することができる。また、必要なマップはカムの回転角度とカム−作用線間距離との関係を定める二次元マップであるので、制御装置のメモリの使用量は少なくて済む。さらに、カム−作用線間距離は動弁系を設計する際の設計値でもあるので、この設計値を用いてマップを作成することで、マップの作成に要する工数を抑えることもできる。
【００２１】
なお、ある回転角度おいてカムに作用する反力は、カムの回転方向が正転方向か逆転方向かによって異なる値になることも予想される。この点に関し、第６の発明によれば、カムの回転角度とクリアランス量とから反力を算出する際の計算規則をカムの回転方向に応じて変更することで、カムが何れの方向に回転している場合でもカムに作用する反力を正確に予測計算することができる。
【００２２】
また、ある回転角度おけるカム−作用線間距離は、カムの回転方向が正転方向か逆転方向かによって異なる値になることも予想される。この点に関し、第７の発明によれば、カムの回転角度からカム−作用線間距離を算出する際の計算規則をカムの回転方向に応じて変更することで、カムが何れの方向に回転している場合でもカム−作用線間距離を正確に予測計算することができる。
【００２３】
また、部品の加工精度や組立精度、或いは経年変化によって、カムの基本姿勢が設計値からずれている可能性もある。カムの回転角度は基本姿勢に対する相対値であるので、カムの基本姿勢にずれがある場合には、カムの回転角度とカム−作用線間距離との関係、また、カムの回転角度と反力との関係にもずれが生じることとなる。この点に関し、第８の発明によれば、カムの基本姿勢のずれを学習し、その学習値によってカムの回転角度を補正することで、カムに作用する反トルクを正確に予測計算することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００２５】
［可変動弁機構の構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態としての制御装置が適用される可変動弁機構の構成を示す図である。本実施の形態の可変動弁機構は、バルブ２をリフトさせるためのカム２２を電動機（以下、単にモータという）３０によって回転させる構造になっている。このバルブ２は吸気バルブでも排気バルブでもよい。また、図１にて図示するバルブ２は１つであるが、複数のバルブ２を共通のモータ３０によって駆動する構造であってもよい。
【００２６】
バルブ２はシャフト４によって支持され、シャフト４の端部にはリフタ６が取り付けられている。また、シャフト４を取り巻くようにバルブスプリング８が配置され、リフタ６はバルブスプリング８を介してシリンダヘッド等の静止部材１０に連結されている。リフタ６に作用するバルブスプリング８のバネ力によって、バルブ２は閉弁方向に付勢されている。
【００２７】
リフタ６の上部にはカム２２が配置されている。図２及び図３は、図１に示す可変動弁機構をカム２２の軸方向から見た図である。図２にはバルブ２が閉じている状態の可変動弁機構を示し、図３にはバルブ２が開いている状態の可変動弁機構を示している。図２に示すように、カム２２の基礎円部２２ａとリフタ６との間にはクリアランスが設けられている。カム２２の回転によりそのカムノーズ２２ｂがリフタ６に接触し、カムノーズ２２ｂがリフタ６を押し下げることで、バルブ２は開弁状態となる。
【００２８】
カム２２を支持するカムシャフト２０には、ドリブンギヤ２４が同軸上に固定されている。このドリブンギヤ２４には、出力ギヤ２６が噛み合わされている。出力ギヤ２６は、モータ３０の出力軸と同軸上に固定されている。モータ３０は、三相交流電流の供給を受けて回転する交流モータである。このような構成によれば、モータ３０のトルクをギヤ２４及び２６からなる減速機構を介してカムシャフト２０に伝達することができる。
【００２９】
モータ３０を駆動するための指令は、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)４０からモータドライバ３２に発せられる。モータドライバ３２は、ＥＣＵ４０の指令信号を電流（三相交流電流）に変換してモータ３０に供給する。モータ３０には、その軸角度に応じた信号を出力する角度センサ（例えば、エンコーダ）３４が取り付けられている。ＥＣＵ４０は、角度センサ３４によって計測されるモータ軸角度に基づいてモータドライバ３２への指令値を計算するようになっている。
【００３０】
[モータのトルク制御の説明]
次に、本実施の形態にて採られている可変動弁機構の制御、特に、モータ３０のトルク制御の内容について説明する。
【００３１】
図４は、ＥＣＵ４０がモータ３０のトルク制御装置として機能する場合において、ＥＣＵ４０の内部の構成を複数の機能で表現したブロック図である。ＥＣＵ４０は、カム２２の回転角度θとクリアランス量αとを、モータドライバ３２への指令値を計算するための入力値として使用する。カム２２の回転角度θは、図２中に寸法線にて示すように、カム２２の軸中心を通る所定の基本角度線と、カム２２の軸中心とカムノーズ２２ｂを通る直線とがなす角度として定義される。カムノーズ２２ｂが基本角度線上にあるときの状態がカム２２の基本姿勢となる。クリアランス量αは、カム２２の基礎円部２２ａとリフタ６との間に設けられたクリアランスの大きさとして定義される。
【００３２】
カム２２の回転角度θは、ＥＣＵ４０の回転角度計算部４０２で計算される。この回転角度計算部４０２は第１の発明の「回転角度取得手段」に相当する。回転角度計算部４０２は、角度センサ３４によって計測されるモータ軸角度にギヤ２４，２６間のギヤ比を乗じることによってカム２２の回転角度θを算出している。
【００３３】
クリアランス量αは、ＥＣＵ４０のクリアランス量計算部４０４で計算される。このクリアランス量計算部４０４は第１の発明の「クリアランス量取得手段」に相当する。クリアランス量αに関しては、例えば車両の整備時に整備工が隙間ゲージや計測機器を用いて計測し、その計測値をＥＣＵ４０に入力する手法を採ることも可能である。しかし、本実施の形態では、可変動弁機構の動作モードとしてクリアランス量αの計算のための特別な動作モード（クリアランス測定モード）が設定されている。クリアランス量計算部４０４は、クリアランス測定モードで取得されたデータに基づいてクリアランス量αを自動計算する。
【００３４】
ここで、本実施の形態にて実施されるクリアランス測定モードについて説明する。まず、クリアランス測定モードの前提条件として、ＥＣＵ４０のメモリには、カム２２のプロフィールの設計値が記憶されている必要が有る。カムプロフィール設計値は、カム２２の回転角度とカム高さ（基礎円部からカム表面までの距離）との対応表としてマップ化されているものとする。
【００３５】
クリアランス測定モードでは、モータ３０を一定速度で回転させながらモータ３０の負荷電流を監視する。カム２２とリフタ６との間にクリアランスが残っている間の負荷電流は一定であるが、カム２２がリフタ６に接触したときには負荷電流は大きく変化する。負荷電流の変化が検出されたら、その時点でのカム２２の回転角度をカム２２のリフト開始角度として算出する。そして、前述のカムプロフィールマップにリフト開始角度を対応させ、リフト開始角度に対応するカム高さをカムプロフィールマップから読み出し、クリアランス量αとして算出する。
【００３６】
ＥＣＵ４０は、入力されたカム２２の回転角度θとクリアランス量αとに基づいてカム２２に作用する反トルク（バネ負荷トルク）Ｔspを計算する。この反トルクＴspは、リフタ６からカム２２に作用する反力ｆと、カム２２の軸中心から反力ｆの作用線までの距離（カム−作用線間距離）ｘとの積で表すことができる（図３中には、反力ｆの作用方向を矢印で示し、カム−作用線間距離ｘを寸法線で示している）。ＥＣＵ４０は、反力ｆとカム−作用線間距離ｘとを別々に計算し、それらを掛け算することで反トルクＴspを算出するようになっている。
【００３７】
ＥＣＵ４０には、反力ｆを計算するための計算要素としてカム−リフタ間距離計算部４０６、カム−リフタ間距離補正部４０８及び反力計算部４１０が設けられている。カム−リフタ間距離計算部４０６は第２の発明の「第１の計算手段」に相当し、カム−リフタ間距離補正部４０８は第２の発明の「第２の計算手段」に相当し、反力計算部４１０は第２の発明の「第３の計算手段」に相当する。そして、これら３つの計算要素４０６，４０８，４１０によって第１の発明の「反力計算手段」が構成されている。以下、これら計算要素４０６，４０８，４１０の機能について説明する。
【００３８】
まず、カム−リフタ間距離計算部４０６は、カム２２の回転角度θを入力値とし、予め設定された計算規則に従ってカム−リフタ間距離ｈを算出する。カム−リフタ間距離ｈは、図３中に寸法線にて示すように、カム２２の軸中心からリフタ６までの距離として定義される。このカム−リフタ間距離ｈは動弁系を設計する際の設計値であり、カム２２の回転角度θとカム−リフタ間距離ｈとの対応関係はカム２２のプロフィールによって一義的に決まる関係である。ＥＣＵ４０のメモリには、回転角度θとカム−リフタ間距離ｈとの対応関係を定めたマップＭＡＰｈが記憶されている。前記の計算規則にはこのマップＭＡＰｈの使用が含まれ、カム−リフタ間距離計算部４０６は、入力値（回転角度θ）に対応するカム−リフタ間距離ｈをマップＭＡＰｈから読み出すようになっている。
【００３９】
カム−リフタ間距離補正部４０８は、カム−リフタ間距離計算部４０６で計算されたカム−リフタ間距離ｈから、クリアランス量計算部４０４で計算されたクリアランス量αを差し引き、その差引値βを補正カム−リフタ間距離として算出する。算出された補正カム−リフタ間距離βは、次の反力計算部４１０に入力される。
【００４０】
反力計算部４１０は、補正カム−リフタ間距離βを入力値とし、予め設定された計算規則に従ってリフタ６からカム２２に作用する反力ｆを算出する。図３中には反力ｆの作用方向を矢印で示している。この反力ｆはバルブスプリング８のバネ力と、バルブ２，シャフト４及びリフタ６を含む質量系に作用する慣性力との合力である。このため、反力ｆの値はリフタ６の基準位置（図２に示す位置）からの変位量によって決まることになるが、リフタ６の変位量は補正カム−リフタ間距離βに対応している。ＥＣＵ４０のメモリには、補正カム−リフタ間距離βと反力ｆとの対応関係を定めたマップＭＡＰｆが記憶されている。前記の計算規則にはこのマップＭＡＰｆの使用が含まれ、反力計算部４１０は、入力値（補正カム−リフタ間距離β）に対応する反力ｆをマップＭＡＰｆから読み出すようになっている。
【００４１】
マップＭＡＰｆから読み出された反力ｆには、クリアランス量αが反映されている。クリアランス量αが設計クリアランス量よりも小さい場合には、補正カム−リフタ間距離βは設計値よりも大きくなって、算出される反力ｆの値は設計反力よりも大きい値となる。逆にクリアランス量αが設計クリアランス量よりも大きい場合には、補正カム−リフタ間距離βは設計値よりも小さくなって、算出される反力ｆの値は設計反力よりも小さい値となる。
【００４２】
次に、カム−作用線間距離ｘを計算するカム−作用線間距離計算部４１２と、最終値である反トルクＴspを算出する反トルク計算部４１４について説明する。カム−作用線間距離計算部４１２は第１の発明の「カム−作用線間距離計算手段」に相当し、反トルク計算部４１４は第１の発明の「反トルク計算手段」に相当する。
【００４３】
カム−作用線間距離計算部４１２は、カム２２の回転角度θを入力値とし、予め設定された計算規則に従ってカム−作用線間距離ｘを算出する。カム−作用線間距離ｘは動弁系を設計する際の設計値であり、カム２２の回転角度θとカム−作用線間距離ｘとの対応関係はカム２２のプロフィールによって一義的に決まる関係である。ＥＣＵ４０のメモリには、回転角度θとカム−作用線間距離ｘとの対応関係を定めたマップＭＡＰｘが記憶されている。前記の計算規則にはこのマップＭＡＰｘの使用が含まれ、カム−作用線間距離計算部４１２は、入力値（回転角度θ）に対応するカム−作用線間距離ｘをマップＭＡＰｘから読み出すようになっている。
【００４４】
反トルク計算部４１４は、反力計算部４１０で算出された反力ｆと、カム−作用線間距離計算部４１２で算出されたカム−作用線間距離ｘとを掛け算し、その計算結果を反トルクＴspとして算出する。この反トルクＴspは、回転角度θにおいてカム２２に作用するであろう反トルクの予測値である。
【００４５】
ＥＣＵ４０は、反トルク計算部４１４で算出された反トルクＴspの値に基づいてモータドライバ３２へのトルク指令値を計算する。これは、ＥＣＵ４０が有する第１の発明の「指令値計算手段」としての機能である。
【００４６】
ＥＣＵ４０からモータドライバ３２へ出力されるトルク指令値は、フィードフォワード指令値とフィードバック指令値とからなる。フィードフォワード指令値は、カム２２の回転角度に応じて変動する反トルクを相殺するためのトルク指令値であり、フィードバック指令値は、モータ軸角度を目標軸角度に一致させるためのトルク指令値である。反トルク計算部４１４で算出された反トルクＴspの値は、フィードフォワード指令値として用いられる。フィードバック指令値は、角度センサ３４によって計測されるモータ軸角度と目標軸角度との偏差に基づいて算出される。
【００４７】
［本実施の形態で得られる効果］
以上説明したように、本実施の形態では、カム２２の回転角度θとともに、カム２２のリフタ６に対するクリアランス量αがカム２２に作用する反トルクＴspの計算のための入力値として用いられる。反トルクＴspは、カム２２に作用する反力ｆとカム−作用線間距離ｘとの掛け算により算出されるが、その反力ｆの算出のための入力値としてカム２２の回転角度θとクリアランス量αとが用いられる。これにより、実際のクリアランス量αが設計クリアランス量と相違している場合や、経年変化によってクリアランス量αが変化した場合でも、実際にカム２２に作用する反トルクを正確に予測計算することができ、その正確に予測した反トルクＴspに基づいてモータドライバ３２へのトルク指令値を決定することができる。
【００４８】
なお、本実施の形態では３種類のマップＭＡＰｈ，ＭＡＰｆ，ＭＡＰｘに基づいて反トルクＴspを計算しているが、本発明の創案過程においては、カム２２の回転角度θと反トルクＴspとの対応関係を定めたマップをクリアランス量毎に作成しておく方法も試みられた。しかしながら、クリアランス量のばらつきは一般的に０．１０ｍｍ〜０．３０ｍｍの範囲であるので、０．０１ｍｍ程度のクリアランス量の違いが実際に作用する反トルクの大きさに影響することを考慮すると、マップは少なくとも０．０１ｍｍ毎に０．１０ｍｍ〜０．３０ｍｍの範囲で約２０個用意しておかねばならない。マップを１個作成するだけでも多大な計算工数を必要とするのに、それを多数用意するとなると必要な計算工数は膨大なものとなる。また、カム形状等の設計に変更が生じた場合には、それら全てのマップを作成し直さねば成らず、再び膨大な計算工数が必要になってしまう。
【００４９】
これに対して、本実施の形態で使用されるのは３個のマップＭＡＰｈ，ＭＡＰｆ，ＭＡＰｘであり、それ以上のマップは必要としない。また、これらのマップＭＡＰｈ，ＭＡＰｆ，ＭＡＰｘは、何れも入力条件が１つの二次元マップであるので、１個のマップの作成に必要なデータ量自体も少なくて済む。したがって、本実施の形態によれば、マップの記憶のために使用されるＥＣＵ４０のメモリを少なく抑えることできる。さらに、何れのマップＭＡＰｈ，ＭＡＰｆ，ＭＡＰｘも、動弁系を設計する際の設計値を用いて作成することが可能であるので、設計段階においてマップの作成に要する工数を抑えることもできるという利点もある。
【００５０】
［その他］
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、次のように変形して実施してもよい。
【００５１】
カム２２の回転方向（モータ３０の回転方向）を変更可能な可変動弁機構の場合は、カム２２の回転方向が正転方向の場合に使用するマップＭＡＰｆと、逆転方向の場合に使用するマップＭＡＰｆとを別々に用意しておくようにする。ある回転角度θおいてカム２２に作用する反力ｆは、カム２２の回転方向が正転方向か逆転方向かによって異なる値になることが予想されるからである。計算に使用するマップＭＡＰｆをカム２２の回転方向に応じて変更することで、カム２２が何れの方向に回転している場合でもカム２２に作用する反力ｆを正確に予測計算することができるようになる。
【００５２】
カム２２の回転方向が正転方向の場合に使用するマップＭＡＰｘと、逆転方向の場合に使用するマップＭＡＰｘとを別々に用意しておいてもよい。ある回転角度θおけるカム−作用線間距離ｘは、カムの回転方向が正転方向か逆転方向かによって異なる値になることも予想されるからである。計算に使用するマップＭＡＰｘをカム２２の回転方向に応じて変更することで、カム２２が何れの方向に回転している場合でもカム−作用線間距離ｘを正確に予測計算することができるようになる。
【００５３】
また、上記実施の形態では、カム２２の回転角度θを基本角度に対する相対値としているが、部品の加工精度や組立精度、或いは経年変化によって基本角度が設計値からずれてしまっている可能性がある。基本角度のずれはカム２２の回転角度θに反映され、回転角度θから計算されるカム−リフタ間距離ｈやカム−作用線間距離ｘの信頼性を低下させてしまう。このようにカム２２の基本角度にずれが生じ得る状況において反トルクＴspの計算精度を担保するためには、カム２２の基本角度のずれを学習し、その学習値によって回転角度θを補正することが好ましい。
【００５４】
カム２２の基本角度のずれを学習するための可変動弁機構の動作モード（基本角度学習モード）について説明する。この基本角度学習モードでは、まず、モータ３０を一定速度で正回転させながらモータ３０の負荷電流を監視する。カム２２とリフタ６との間にクリアランスが残っている間の負荷電流は一定であるが、カム２２がリフタ６に接触したときには負荷電流は大きく変化する。負荷電流の変化が検出されたら、その時点でのカム２２の回転角度θを正回転時のリフト開始角度として算出する。次に、モータ３０を一定速度で逆回転させながらモータ３０の負荷電流を監視する。負荷電流の変化が検出されたら、その時点でのカム２２の回転角度θを逆回転時のリフト開始角度として算出する。そして、上記の各処理によって正回転時リフト開始角度と逆回転時リフト開始角度のそれぞれが決定されたら、それらの中央値を計算する。この計算によってカムノーズ２２ｂがリフタ６に当接しているときの回転角度（カムノーズ角度）が計算される。計算で得られたカムノーズ角度とその設計値との差を算出することで、カム２２の基本角度のずれ量を特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施の形態としての制御装置が適用される可変動弁機構の構成を示す図である。
【図２】図１に示す可変動弁機構をバルブが閉じている状態においてカムの軸方向から見た図である。
【図３】図１に示す可変動弁機構をバルブが開いている状態においてカムの軸方向から見た図である。
【図４】ＥＣＵがモータのトルク制御装置として機能する場合において、ＥＣＵの内部の構成を複数の機能で表現したブロック図である。
【符号の説明】
【００５６】
２  バルブ
４  シャフト
６  リフタ
８  バルブスプリング
２０  カムシャフト
２２  カム
２２ａ  基礎円部
２２ｂ  カムノーズ
２４，２６  ギヤ
３０  モータ
３２  モータドライバ
３４  角度センサ
４０  ＥＣＵ
４０２  回転角度計算部
４０４  クリアランス量計算部
４０６  カム−リフタ間距離計算部
４０８  カム−リフタ間距離補正部
４１０  反力計算部
４１２  カム−作用線間距離計算部
４１４  反トルク計算部
θ  カム回転角度
α  クリアランス量
ｈ  カム−リフタ間距離
ｆ  反力
ｘ  カム−作用線間距離
【図１】
2009036131.tif 000003
【図２】
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【図３】
2009036131.tif 000005
【図４】
2009036131.tif 000006