(57)【要約】【課題】吸気弁とピストンとの干渉を回避しつつ作動角および中心角の制御範囲を可及的に大きくする。【解決手段】可変動弁装置は、吸気弁のリフト・作動角を連続的に拡大・縮小させる第１可変動弁機構と中心角を連続的に遅進させる第２可変動弁機構とを有し、作動角と中心角との組み合わせとしてバルブリフト特性が定まる。各々の制御範囲は、各々一定範囲に物理的に制限されるが、大作動角側でかつ進角側の領域は、ピストン移動軌跡との干渉が生じる限界Ｌ２に沿って制限される。この限界Ｌ２に近い領域では、大作動角側への変化速度の上限値および進角側への変化速度の上限値が小さく制限される。従って、万一の異常時に、異常検知に要する時間の間に変化する変化量が小さくなり、限界Ｌ２の近傍まで制御範囲とすることが可能となる。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気もしくは排気の弁の作動角を連続的に拡大，縮小可能な第１可変動弁機構と、上記作動角の中心角を連続的に遅進させる第２可変動弁機構と、を備え、各々の制御の組み合わせによって機関運転条件に応じたバルブリフト特性を実現する内燃機関の可変動弁装置において、
上記第１可変動弁機構による作動角の制御範囲と上記第２可変動弁機構による中心角の制御範囲とを、両者の組み合わせからなるバルブリフト特性がピストン移動軌跡と干渉しない限界となる作動角と中心角との組み合わせに沿って、相互に関連した形で制限するとともに、
上記限界に近い作動角と中心角との組み合わせの領域では、上記第１可変動弁機構の大作動角側への変化速度の上限値および上記第２可変動弁機構のピストン移動軌跡へ近づく方向への変化速度の上限値の少なくとも一方を、上記限界から離れた作動角および中心角での変化速度上限値よりも相対的に低い値に制限することを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
【請求項２】
上記作動角および上記中心角に基づき、上記限界に近いほど、上記上限値がより低い値に制限される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】
上記第１，第２可変動弁機構の制御の異常を検知して所定のフェールセーフ処理を行うフェールセーフ手段を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項４】
内燃機関の回転速度に応じて、低速時ほど上記上限値がより低い値となるように補正することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項５】
上記第１可変動弁機構もしくは上記第２可変動弁機構が、油圧式アクチュエータを備えるとともに、デューティ比制御される油圧制御弁を介して該油圧式アクチュエータが駆動される構成において、上記デューティ比の最大値を制限することにより、上記変化速度上限値の制限を行う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】
上記第１可変動弁機構もしくは上記第２可変動弁機構が、電動式アクチュエータを備えた構成において、この電動式アクチュエータを駆動するための電流値もしくは電圧値の最大値を制限することにより、上記変化速度上限値の制限を行う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７】
内燃機関の温度に応じて、低温時ほど上記上限値が高くなるように補正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】
吸気もしくは排気の弁の作動角を連続的に拡大，縮小可能な第１可変動弁機構と、上記作動角の中心角を連続的に遅進させる第２可変動弁機構と、を備え、各々の制御の組み合わせによって機関運転条件に応じたバルブリフト特性を実現する内燃機関の可変動弁装置において、
上記第１可変動弁機構の大作動角側への変化速度の上限値および上記第２可変動弁機構のピストン干渉へ近づく方向への変化速度の上限値の少なくとも一方を、
上記作動角および上記中心角の値に基づいて制限することを特徴とする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変更する第１可変動弁機構と、この作動角の中心角を変更する第２可変動弁機構と、を組み合わせてなる内燃機関の可変動弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の低速低負荷時における燃費の改善や安定した運転性並びに高速高負荷時における吸気充填効率の向上による十分な出力の確保、などのために、吸気弁あるいは排気弁の作動角やその中心角を機関運転状態に応じて変えることができる可変動弁装置が従来から種々提案されている。
【０００３】
特許文献１は、本出願人が先に提案したものであるが、吸気弁の可変動弁装置として、吸気弁のリフト・作動角を同時にかつ連続的に拡大，縮小可能な第１可変動弁機構（リフト・作動角可変機構）と、リフトの中心角の位置を連続的に遅進させる第２可変動弁機構（位相可変機構）と、を備え、機関運転状態に応じて、吸気弁の作動角とその中心角とを、互いに独立して適切に可変制御することにより、所望のバルブリフト特性を得るようにした技術が開示されている。
【０００４】
このように２つの可変動弁機構を備えた可変動弁装置では、運転状態に応じて、それぞれの目標値が与えられ、これに沿って各可変動弁機構が制御されることになるため、例えば、吸気弁の場合に、作動角が最大限に大きく制御された状態で中心角が最大限に進角すると、上死点近傍で、リフト中の吸気弁とピストンとが干渉する虞がある。そのため、特許文献２には、実際のバルブリフト量に応じてバルブタイミング上限値を設定し、目標バルブタイミングがこの上限値を越えないように制限することが開示されている。なお、目標バルブリフト量には制限は加えられず、機構上可能な全範囲で可変制御される。
【特許文献１】特開２００２−２５６９０５号公報
【特許文献２】特開２００６−３１２９４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献２では、運転条件の変化に伴いバルブリフト量やバルブタイミングが変化する際の変化速度は特に制御されておらず、従って、比較的大きな安全代を見込んでバルブタイミング上限値を制限することになり、それだけ制御可能な範囲が狭められる、という問題がある。
【０００６】
特に、実際の制御位置を検出するセンサの故障など制御システムの異常を検知して何らかの対応（例えばバルブリフト特性の固定など）を行うには、多少の時間が必要であるため、この異常時にも弁とピストンとの干渉を確実に回避するために、より大きな安全代を与える必要がある。あるいは、万一の際の弁とピストンとの干渉を防止するために、ピストン冠面に深いバルブリセスが必要となる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、吸気もしくは排気の弁の作動角を連続的に拡大，縮小可能な第１可変動弁機構と、上記作動角の中心角を連続的に遅進させる第２可変動弁機構と、を備え、各々の制御の組み合わせによって機関運転条件に応じたバルブリフト特性を実現する内燃機関の可変動弁装置を前提としており、上記第１可変動弁機構による作動角の制御範囲と上記第２可変動弁機構による中心角の制御範囲とを、両者の組み合わせからなるバルブリフト特性がピストン移動軌跡と干渉しない限界となる作動角と中心角との組み合わせに沿って、相互に関連した形で制限している。すなわち、吸気弁であれば、大作動角でかつ進角側にあるときにバルブリフトがピストン移動軌跡に近づくので、ピストン移動軌跡と干渉する作動角と中心角との組み合わせが生じないように、各々の大作動角側および進角側の制御範囲が相互に関連した形で制限され、これにより、基本的に、ピストン移動軌跡と干渉するバルブリフト特性（作動角・中心角）に制御されることはない。
【０００８】
そして、上記限界に近い作動角と中心角との組み合わせの領域では、上記第１可変動弁機構の大作動角側への変化速度の上限値および上記第２可変動弁機構のピストン移動軌跡へ近づく方向（つまり吸気弁であれば進角側、排気弁であれば遅角側）への変化速度の上限値の少なくとも一方を、上記限界から離れた作動角および中心角での変化速度上限値よりも相対的に低い値に制限する。
【０００９】
すなわち、機関運転条件が変化して目標作動角や目標中心角が変化すると、これに対応して第１，第２可変動弁機構が動作し、作動角や中心角が変化するが、例えば機関運転条件がステップ的に変化したときに作動角や中心角の変化速度が最も大（つまり変化速度上限値）となるとすると、この上限値が、上記限界付近では低い値に制限される。時に、作動角については大作動角側への変化の速度の上限値、中心角については、吸気弁であれば進角側、排気弁であれば遅角側、への変化の速度の上限値、が低い値に制限される。これにより、過渡時に、バルブリフト特性がピストンと干渉する方向へ急激に変化することがなく、従って、過度に大きな安全代を見込まずに作動角および中心角の制御範囲を設定することが可能となる。
【００１０】
この変化速度の上限値の制限としては、上記作動角および上記中心角に基づき、上記限界に近いほど、上記上限値がより低い値に制限されるようにすることが望ましい。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、弁とピストンとの干渉がより確実に回避され、過度に大きな安全代を見込まずに作動角および中心角の制御範囲を設定することが可能となるため、実現可能なバルブリフト特性の可変範囲が広くなり、機関運転条件により適した特性とすることができる。また、ピストン冠面に設けられるバルブリセスを廃止あるいはより浅くすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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。
【００１３】
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の動弁装置として、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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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１，２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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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油圧制御弁４４を介してアクチュエータ４３内の進角側油圧室および遅角側油圧室への油圧供給が制御される。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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
次に、本発明の要部であるリフト・作動角および中心角の制御範囲ならびにこれに対応した変化速度上限値の制限について説明する。
【００２８】
図４は、リフト・作動角および中心角の制御範囲についての基本的な考え方を説明するための説明図であって、横軸を作動角（本実施例ではリフト・作動角と同義）、縦軸を中心角、として、その制御範囲を示している。作動角の可変範囲は、第１可変動弁機構５の機構上の制限（例えば図示せぬストッパ機構）によって一定範囲に定まり、同様に、中心角の可変範囲は、第２可変動弁機構６の機構上の制限によって一定範囲に定まるので、物理的には、図４では長方形となる範囲で、作動角と中心角とが変化し得る。しかし、図４の右上の部分となる大作動角でかつ進角側となる作動角および中心角の組み合わせは、上死点付近でピストンとの干渉が生じるため、実際には、利用できない。図４上の各々の点は、その点の作動角と中心角とから定まる特定のバルブリフト特性に個々に対応するので、ピストン移動軌跡との干渉が生じる限界の線（換言すれば干渉が生じないバルブリフト特性と干渉が生じるバルブリフト特性との境界となる線）を図４の上に描くことができる。図４の線Ｌ１は、設計値の上で干渉が生じる限界を示しているが、寸法公差等による製品個々のばらつきを考慮した限界は、図４の線Ｌ２のようになる。つまり、この線Ｌ２よりも右上のバルブリフト特性は、使用することができない。
【００２９】
理解を容易にするために、図５に、図４の３つの代表点ａ，ｂ，ｃにおけるバルブリフト特性を示す。また曲線Ｐは、ピストン移動軌跡を示す。なお、このピストン移動軌跡は、図５では、バルブシート面からの相対的な距離の変化（クランク角に応じた変化）を示す形に描かれており、従って、図５において、あるクランク角におけるバルブリフト特性と曲線Ｐとの上下方向の距離が、その瞬間における吸気弁３とピストン冠面との間の距離に相当する。つまり、図５において、曲線Ｐと接触ないし交差するバルブリフト特性は、利用することができない。図示するように、点ａのバルブリフト特性は、中心角が最進角位置であるが、作動角が比較的小さいので、ピストン移動軌跡Ｐと干渉しない。逆に、点ｃのバルブリフト特性は、作動角が最大であるが、中心角が最遅角位置であるため、やはりピストン移動軌跡Ｐと干渉しない。また点ｂは、中間的な進角位置であるが、作動角も中間的な大きさであるため、やはりピストン移動軌跡Ｐと干渉しない。このように、大作動角側でかつ進角側の部分では、作動角および中心角の制御範囲が、相互に関連した形で制限されている。なお、点ａは部分負荷時、点ｂは低速高負荷時、点ｃは高速高負荷時の目標の特性に概ね相当する。
【００３０】
また図４の線Ｌ２よりも左下側のバルブリフト特性は、基本的にはピストン移動軌跡Ｐと干渉することがない、と言えるが、前述した制御軸センサ３４や駆動軸センサ３６の故障やアクチュエータあるいはコントローラ１０の異常など制御システムの何らかの異常があったときにも、吸気弁３とピストンとの干渉（衝突）が生じないようにするためには、さらに、少なくとも異常検知に要する時間を考慮して、安全代を見込む必要がある。つまり、第１可変動弁機構５が作動角の拡大方向へ変化しているときに、例えば制御軸センサ３４が異常値を発したとすると、この異常値を検知して何らかのフェールセーフ機能（例えばアクチュエータ３３の停止）が働くまでの所要時間（主に異常検知に要する時間）の間に、作動角の多少の拡大が生じる。この検知遅れに伴う作動角拡大量をΔ１とすると、図４の線Ｌ２を図左側へΔ１だけ移動させた線Ｌ３を作動角制御範囲の限界とする必要がある。同様に、第２可変動弁機構６が進角側へ変化しているときに何らかの異常が生じてフェールセーフ機能（例えばアクチュエータ４３の進角側への油圧供給の停止）が働く場合にも、異常検知までの時間によって中心角の進角が生じる。この検知遅れに伴う進角量をΔ２とすると、図４の線Ｌ２を図下側へΔ２だけ移動させた線Ｌ４を中心角制御範囲の限界とする必要がある。従って、図４に参考例として示す線Ｌ５（これはΔ１だけ左側へ移動させた線Ｌ３とΔ２だけ下側へ移動させた線Ｌ４とを１本に結んだ線に相当する）を作動角および中心角の制御範囲限界とすれば、万一の異常時にも吸気弁３とピストンとの衝突が回避されることになる。しかし、このように大きな安全代を見込んで作動角および中心角の制御範囲を設定すると、それだけ実現し得るバルブリフト特性の範囲が狭められてしまう。
【００３１】
そこで、本発明では、さらに、作動角および中心角が変化する際の変化速度、特にピストンとの距離が小さくなる方向への変化速度の上限値を制限する。
【００３２】
図６は、第２可変動弁機構６による中心角の進角側への変化速度の上限値の制限を示す図である。例えば、第２可変動弁機構６の油圧式アクチュエ４３は、該油圧式アクチュエータ４３の進角側油圧室および遅角側油圧室へ供給される油圧を、デューティ比制御されるスプール弁型の油圧制御弁４４を介して制御することにより、その位置が制御されるものであり、その進角側へのデューティ比を最大値とすることで、進角側への変化速度が最大となる。図６に示す線Ｍ１よりも左下側の領域では、この変化速度の上限値は、特に制限されない。従って、例えば、運転条件がステップ的に変化したような場合に、デューティ比が最大となる最も大きな速度で中心角が変化する。なお、過渡時の種々の条件に応じて、運転性や燃費等が最適となるような変化速度に制御されるので、必ずしも常に上限の変化速度となるものではない。この線Ｍ１は、干渉が生じる限界となる線Ｌ２に対し前述した変化量Δ２を考慮した特性となる。この線Ｍ１よりも右上側となるバルブリフト特性（作動角および中心角の組み合わせ）の点では、中心角の進角側への変化速度の上限値が相対的に低くなるように制限される。線Ｌ２に近接して設定された線Ｍ４上のバルブリフト特性では、進角側への変化速度の上限値が、例えば、線Ｍ１よりも左下側の領域における基本的な上限値の２５パーセントとなる。この変化速度の上限値の制限は、具体的には、上記の進角側へのデューティ比の最大値を通常時の２５パーセントに制限することにより実現される。そして、この制限の程度は、線Ｍ１と線Ｍ４との間で連続的に変化し、線Ｍ４に近いほど上限値が低い値となる。図の線Ｍ２は上限値が基本的な上限値の７５パーセントとなる線、線Ｍ３は同じく５０パーセントとなる線、をそれぞれ示している。これらの特性は、前述したように異常時の検知に要する時間を考慮して設定されている。なお、これらの制限の程度が連続的ではなく段階的に変化するようしてもよい。そして、中心角の制御範囲は、基本的に線Ｍ４までの範囲となる。このように変化速度が低くなれば、一定時間（例えば、異常検知に要する時間）の間に変化する進角量は小さくなるので、ピストンとの干渉が生じ得る線Ｌ２に対する安全代が小さくても、干渉が生じることはない。
【００３３】
なお、遅角側への変化速度の上限値は特に制限されないので、図６の全てのバルブリフト特性において、過渡時にデューティ比の最大値が与えられ得る。
【００３４】
図７は、第１可変動弁機構５による作動角の大作動角側への変化速度の上限値の制限を示す図である。作動角の変化速度は、電動モータからなるアクチュエータ３３の回転速度に相関するが、その最大値は、アクチュエータ３３へ加えられる電流値もしくは電圧値に依存する。図７に示す線Ｍ１１よりも左下側の領域では、この変化速度の上限値は、特に制限されない。従って、例えば、運転条件がステップ的に変化したような場合に、定格トルクなどから定まる最も大きな速度で中心角が変化する。なお、中心角と同じく、過渡時の種々の条件に応じて、運転性や燃費等が最適となるような変化速度に制御されるので、必ずしも常に上限の変化速度となるものではない。この線Ｍ１１は、干渉が生じる限界となる線Ｌ２に対し前述した変化量Δ１を考慮した特性となる。この線Ｍ１１よりも右上側となるバルブリフト特性（作動角および中心角の組み合わせ）の点では、作動角の大作動角側への変化速度の上限値が相対的に低くなるように制限される。線Ｌ２に近接して設定された線Ｍ１４上のバルブリフト特性では、大作動角側への変化速度の上限値が、例えば、線Ｍ１１よりも左下側の領域における基本的な上限値の２５パーセントとなる。この変化速度の上限値の制限は、具体的には、上記のアクチュエータ３３へ与えられる電流値もしくは電圧値の最大値を通常時の２５パーセントに制限することにより実現される。そして、この制限の程度は、線Ｍ１１と線Ｍ１４との間で連続的に変化し、線Ｍ１４に近いほど上限値が低い値となる。図の線Ｍ１２は上限値が基本的な上限値の７５パーセントとなる線、線Ｍ１３は同じく５０パーセントとなる線、をそれぞれ示している。これらの特性は、前述したように異常時の検知に要する時間を考慮して設定されている。なお、これらの制限の程度が連続的ではなく段階的に変化するようしてもよい。そして、作動角の制御範囲は、基本的に線Ｍ１４までの範囲となる。
【００３５】
なお、小作動角側への変化速度の上限値は特に制限されない。
【００３６】
上記の図６および図７は、理解を容易にするために、中心角の変化速度の制限と作動角の変化速度の制限とを個別に示したが、両者は、実際には、図８に示すように、同時に行われる。すなわち、図６のＭ１〜Ｍ４の範囲内でかつ同時に図７のＭ１１〜Ｍ１４の範囲内にあるバルブリフト特性（作動角＋中心角）であれば、例えば過渡時に作動角の拡大および中心角の進角が行われるとすると、双方の変化速度の上限値が各々所定範囲に制限されることになる。また、作動角および中心角の制御範囲としては、最終的に、図６の中心角の制御範囲と図７の作動角の制御範囲との重複範囲となる。つまり、線Ｍ１と線Ｍ４とを重ね合わせて１本に連続させた線Ｌ６が、中心角と作動角との組み合わせにより定まるバルブリフト特性の制御範囲の限界となる。
【００３７】
上記のように中心角および作動角の変化速度の上限値を制限することで、吸気弁３とピストンとが干渉し得る線Ｌ２に対し過度に大きな安全代を与えることなく制御範囲を設定でき、それだけバルブリフト特性を広い範囲で変化させることができる。図９は、一例として、図４に示した制御限界線Ｌ５と図７のように速度上限値を制限した場合の制御限界線Ｌ６とを対比して示したものであり、図示するように、制御範囲が拡大する。なお、吸気弁３とピストンとの干渉を避けるためにピストン冠面に設けられるバルブリセスを浅くし、あるいは無くすことも可能となる。
【００３８】
ところで、フェールセーフ機能のための異常検知に要する時間は、内燃機関においては、多くの場合、実時間ではなくクランク角によって定まる。例えば、一定クランク角毎に読み込まれるセンサの検出値が異常であると判別するためには、あるクランク角に相当する時間が必要である。このように、異常検知に要する時間がクランク角による定まるものとすると、単位クランク角の実時間は機関回転速度が高いほど短くなるので、実時間として早期に異常検知が可能である。従って、上記のように例えば基本的な上限値の７５パーセント〜２５パーセントとする制限を、さらに内燃機関の回転速度に応じて補正し、低速時ほど上限値がより低い値となり、高速時には基本的な上限値により近づくようにしてもよい。これにより、高速域では過度の制限を与えることがなくなり、バルブリフト特性の変化の応答性が高くなる。
【００３９】
また同様に、冷間始動直後などの機関温度（油温あるいは冷却水温度など）が低い条件下では、潤滑油の粘性によるフリクションが大きくなるとともに油圧式アクチュエータの駆動源となる油圧自体も低い、などの理由により、万一の異常検知に一定の時間を要しても、その間に変化する作動角ないし中心角の変化量が小さくなる。従って、内燃機関の温度に応じて、低温時ほど速度上限値が高くなるように補正してもよい。図１０は、一例として、油圧式アクチュエータを用いた場合のＯＮデューティ比と作動角ないし中心角の変化速度と油温との関係を示したものであり、図示するように、同じＯＮデューティ比であっても、油温が低くなると変化速度は低くなる。従って、例えば前述した図６〜図８の特性に従って、基準温度Ｔ１の下での適当な上限値が４０パーセントであるとすると、現在の温度Ｔ２に対し、これと同じ変化速度となるＯＮデューティ比（丸で示す点）を求めればよい。これにより、低温時に過度の制限を与えることがなくなり、バルブリフト特性の変化の応答性悪化が回避される。
【００４０】
以上、この発明の一実施例を説明したが、この発明はこれに限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、排気弁についても、進角と遅角の方向が逆になるだけで、全く同様に適用できる。また変化速度の上限値の制限は種々の手段で行うことができ、例えば専用の電磁弁を付加するようにしてもよい。また、例えば作動角および中心角のいずれか一方の変化速度が基本的に遅いような機構の場合には、他方のみについて速度の上限値を制限するようにしてもよい。
【００４１】
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。
【００４２】
また上記実施例では、主に異常時の検知に要する遅れについて説明したが、本発明においては、フェールセーフ機能は必ずしも必須のものではなく、異常検知やフェールセーフ機能を考慮しない場合でも、例えば、バルブリフト特性がピストンとの干渉が生じる方向に近づく場合の制御の応答遅れなどに対し有利となる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【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，第２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】作動角および中心角の制御範囲についての基本的な説明図。
【図５】図４のａ，ｂ，ｃ点でのバルブリフト特性をピストン移動軌跡Ｐとともに示す特性図。
【図６】中心角の変化速度の上限値に与える制限の特性を示す説明図。
【図７】作動角の変化速度の上限値に与える制限の特性を示す説明図。
【図８】中心角および作動角の双方を合わせた制限の特性および制御範囲を示す説明図。
【図９】図８の制御範囲を図５の参考例の制御範囲と対比して示す説明図。
【図１０】ＯＮデューティ比と変化速度と油温との関係を示した特性図。
【符号の説明】
【００４４】
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
３３…リフト・作動角制御用アクチュエータ
４３…位相制御用アクチュエータ
４４…油圧制御弁  
【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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