(57)【要約】【課題】エンジンの給排気弁の開閉タイミング又はリフト量をより高精度に制御できるようにした、エンジンの可変動弁機構の制御装置を提供する。【解決手段】エンジンの吸気弁５又は排気弁のリフト量又は開閉タイミングを制御部材１１の回転量に応じて変更可能な可変動弁機構の制御装置５０であって、制御部材１１を所定のギア比で回転駆動するとともに所定の回転角度に応じたモータ回転信号を出力するモータ４０と、モータ４０から出力されたモータ回転信号とギア比とに基づいて制御部材の実回転量を算出する実回転量算出手段４５とを有して構成する。【選択図】        図１
2009041467.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの吸気弁又は排気弁のリフト量又は開閉タイミングを制御部材の回転量に応じて変更可能な可変動弁機構の制御装置であって、
該制御部材を所定のギア比で回転駆動するとともに所定の回転角度に応じたモータ回転信号を出力するモータと、
該モータから出力された該モータ回転信号と該ギア比とに基づいて該制御部材の実回転量を算出する実回転量算出手段とを有している
ことを特徴とする、エンジンの可変動弁機構の制御装置。
【請求項２】
該制御部材の回転角度を検出する回転角度センサを備え、
該回転角度センサの出力値を該実回転量算出手段より算出された実回転量に基づいて補正する補正手段を有している
ことを特徴とする、請求項１記載のエンジンの可変動弁機構の制御装置。
【請求項３】
該補正手段は、
該実回転量算出手段より算出された実回転量と、該回転角度センサで検出される出力値の変化との比に基づいて該回転角度センサの出力値に対する補正係数を求める
ことを特徴とする、請求項１又は２記載のエンジンの可変動弁機構の制御装置。
【請求項４】
該補正手段は、
該制御部材を一方の限界回転角度まで駆動した後、該制御部材を他方の限界回転角度に向けて駆動する間に該補正係数を求める
ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のエンジン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、エンジンの吸気弁や排気弁のリフト量あるいは開閉タイミングを変更可能な可変動弁機構を調整するための調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、エンジンの吸気弁や排気弁のリフト量あるいは開閉タイミングを変更できるようにした、可変動弁機構が種々開発されている。
これらの可変動弁機構には、制御部材（制御シャフト）の回転位置をアクチュエータにより変更させることにより、吸気弁や排気弁のリフト量あるいは開閉時期を変更しうるように構成されたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような可変動弁機構には、通常、制御シャフトの回転角度を検知する回転角度センサが設置されており、上述の回転角度センサの出力結果に基づいて制御シャフトの回転位置をフィードバック制御するように構成されている。
制御シャフトの回転位置をフィードバック制御することにより、吸気弁や排気弁のリフト量あるいは開閉タイミングを高い精度で制御することができ、ひいてはエンジンの吸排気にかかるエネルギロス（即ち、ポンピングロス）を抑制してエンジンの燃費を向上させることができる。
【特許文献１】特開２００３−７４３１８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、上述の可変動弁機構において、回転角度センサが何らかの影響により故障したり精度が低下したりした場合、制御シャフトの制御ができなくなってしまう。同じセンサを二重に設けることが考えられるがコストがかかるという問題がある。更に図１５に示すように、制御シャフトの実際の回転角度が同一の場合であっても、各センサの個体毎に回転角度センサの出力値にばらつきが生じることがある。
【０００５】
このような回転角度センサの出力値のばらつき等に起因して回転角度センサの出力値と制御シャフトの実際の回転角度との誤差が大きくなると、当然ながら、上述したフィードバック制御の精度が低下することになり、結果としてエンジンの燃費が低下してしまう。
また、制御シャフトの回転角度の検出精度が低いと、エンジンの給排気弁の実際のリフト量と検出したリフト量との誤差が大きくなり、ひいては、エンジンの吸入空気量あるいは燃料噴射量の制御にかかる精度も低下してしまうことが生じる。
【０００６】
このため、回転角度センサの検出精度が低い場合、燃費が低下のみならず運転フィーリングの悪化や排気性能の低下までも招く虞がある。
図１５を用いて説明したように、回転角度センサの出力値に個体毎のばらつきが生じる原因としては、回転角度センサを制御シャフトへ組み付ける際に生じる組み付け誤差や各回転角度センサ毎の公差等が考えられる。
【０００７】
しかしながら、回転角度センサの組み付け誤差や各回転角度センサの個体毎の公差を低減させることには限界があり、上述したような回転角度センサ出力値と制御シャフトの実際の回転角度との誤差を低減させることにも限界がある。
本発明はこのような課題に鑑み創案されたもので、エンジンの給排気弁の開閉タイミング又はリフト量を高精度に制御できるようにした、エンジンの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】
上述の目的を達成するために、本発明のエンジンの可変動弁機構の制御装置（請求項１）は、エンジンの吸気弁又は排気弁のリフト量又は開閉タイミングを制御部材の回転量に応じて変更可能な可変動弁機構の制御装置であって、該制御部材を所定のギア比で回転駆動するとともに所定の回転角度に応じたモータ回転信号を出力するモータと、該モータから出力された該モータ回転信号と該ギア比とに基づいて該制御部材の実回転量を算出する実回転量算出手段とを有していることを特徴としている。
【０００９】
更に好ましくは、該モータは、該モータ出力軸が１回転する毎にモータ回転信号を出力するホールセンサを有する該ブラシレスモータであると良い。この構成によれば、制御部材を回転させるモータとして一般的であるブラシレスモータであればホールセンサを有しているため、実回転量を容易に算出することができる。
また、該制御部材の回転角度を検出する回転角度センサを備え、該回転角度センサの出力値を該実回転量算出手段より算出された実回転量に基づいて補正する補正手段を有していることが好ましい（請求項２）。
【００１０】
また、該補正手段は、該実回転量算出手段より算出された実回転量と、該回転角度センサで検出される出力値の変化との比に基づいて該回転角度センサの出力値に対する補正係数を求めることが好ましい（請求項３）。
更に好ましくは、該補正手段は、該モータが所定回転数だけ回転した時に、該モータの１回転毎に該回転角度センサから得られる出力値をそれぞれ記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶された該モータの１回転毎の該制御部材の出力値の変化の平均値を算出する平均値算出手段とを有し、該平均値算出手段で算出された該制御部材の出力値の変化の平均値と、該モータの１回転当たりの該制御部材の実回転量との比に基づいて該回転角度センサの出力値に対する補正係数を求めると良い。この構成によれば、モータが所定回数回転する間に、回転角度センサから得られるモータの１回転あたりの出力値の変化の平均値とに基づいて補正係数求めることにより、回転角度センサの検出精度をより効果的に向上させることができる。
【００１１】
また、該補正手段は、該制御部材を一方の限界回転角度まで駆動した後、該制御部材を他方の限界回転角度に向けて駆動する間に該補正係数を求めることが好ましい（請求項４）。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のエンジンの可変動弁機構の制御装置（請求項１）によれば、モータの回転角度とギア比とから制御部材の実回転量が算出されるので、制御シャフトの回転角度を検知する回転角度センサを設ける必要がなくなりコスト低減となる、また回転角度センサを備えた可変動弁機構においても、回転角度センサの故障時に実回転量算出手段により制御部材の実回転量が算出されるためフェイルセーフ用の回転角度センサを複数設ける必要がなくなりコスト低減となる。
【００１３】
本発明のエンジンの可変動弁機構の制御装置（請求項２）によれば、回転角度センサの出力値を実回転量に基づいて補正するため、回転角度センサの組み付け誤差や各回転角度センサの個体差等に起因して、回転角度センサにより検出される制御部材の回転量と実回転量との誤差を解消することができ、エンジンの給排気弁の開閉をより高精度に制御することができ、より高い信頼性を得ることができる。
【００１４】
本発明のエンジンの可変動弁機構の制御装置（請求項３）によれば、モータの回転回数とギア比とから算出される実回転量と、このとき回転角度センサで検出された回転量との比に基づいて得られる補正係数を回転角度センサで検出された出力値に乗じるというシンプルな制御により、回転角度センサの出力値の補正にかかる演算負荷を抑制しながらも回転角度センサの検出精度を十分に向上させることができる。
【００１５】
本発明のエンジンの可変動弁機構の制御装置（請求項４）によれば、モータの回転回数とギア比とから算出される実回転量と、回転角度センサの出力値を補正するのに先だって、一旦、制御部材を一方の限界回転角度まで駆動し、その後、制御部材を他方の限界回転角度に向けて駆動する間に補正係数を求めることにより、補正前の制御部材の回転角度を一様にすることができ、各回転角度センサ毎の検出精度のばらつきをより効果的に抑制して、回転角度センサの検出精度をより効果的に向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
［第１実施形態］
以下、図面を参照して本発明の第１実施形態について説明する。図１〜図９はいずれも本発明の第１実施形態に係るエンジンの可変動弁機構の制御装置を説明するためのものであって、図１は要部構成を示す模式図、図２はエンジンの要部構成を示す模式的な断面図、図３はクランク角に対する吸気バルブの開閉特性を示すグラフ、図４は図２から制御部材を駆動した場合の可変動弁機構の要部構成を示す断面図、図５は制御用モータの構成を示す模式図、図６は制御用モータのホール素子出力を示すチャート、図７はＥＣＵの機能構成を模式的に示す機能ブロック図、図８は制御部材の実回転量及びモータ回転回数に対するセンサ出力値を示すグラフ、図９は制御装置の制御手順を示すフローチャートである。
【００１７】
本実施形態は、直列に並設された複数の気筒（ここでは４気筒）を有するガソリンエンジン（エンジン）に本発明を適用したものである。
図２に示すように、エンジン１００は、シリンダヘッド１Ａとシリンダブロック１Ｂとを組み付けることにより構成されており、これにより、各気筒１毎に燃焼室２が形成されている。
【００１８】
シリンダヘッド１Ａは、各気筒１毎に、吸気ポート３，排気ポート４，吸気バルブ（吸気弁）５，排気バルブ（排気弁）６，リターンスプリング７，動弁機構（可変動弁機構）８及び点火プラグ９を有して構成されている。
また、シリンダブロック１Ｂには各気筒１毎に燃焼室２の底面を形成するピストン１Ｃが往復動可能に収納されている。
【００１９】
燃焼室２には、それぞれ２つの吸気ポート３および排気ポート４（吸気ポート３及び排気ポート４は１つのみ図示している）が燃焼室２と連通可能に組み付けられている。
そして、シリンダヘッド１の上部には、吸気バルブ５及び排気バルブ６がそれぞれ組み付けられており、吸気バルブ５により燃焼室２と吸気ポート３と仕切りが開閉され、排気バルブ６により燃焼室２と排気ポート４と仕切りが開閉されるようになっている。
【００２０】
なお、吸気バルブ５及び排気バルブ６は、それぞれリターンスプリング７，７により常に閉方向に付勢されるように構成されている。
まず、可変動弁機構の一態様としての本実施形態における動弁機構８の構成について説明する。なお、可変動弁機構としては本実施形態のものに限定するものではなく、制御部材の回転駆動により、エンジンのバルブの開閉タイミングあるいはリフト量を変更させうるものであればよい。
【００２１】
図２に示すように、動弁機構８は、カムシャフト１０，吸気側ロッカシャフト（制御部材，制御シャフト）１１，排気側ロッカシャフト１２及び支持シャフト１３の４つのシャフトを有している。
この動弁機構８は、いわゆるＳＯＨＣ式の可変動弁機構であり、シリンダヘッド１の上部に配設された１本のカムシャフト１０の回動によって吸気バルブ５及び排気バルブ６を駆動するとともに、吸気側ロッカシャフト１１を回転駆動することにより、図３に示すように吸気バルブ５の開閉タイミング及びリフト量を連続的に変更できるように構成されている。
【００２２】
カムシャフト１０は、燃焼室２の上方に配設され、図示しないチェーン等の動力伝達機構を介してエンジン１００の図示しないクランクシャフトと連結され、エンジン１００の回転駆動に同期して回転駆動するようになっている。
カムシャフト１０には、各気筒１毎に、吸気用カム１５及び排気用カム（図示省略）が形成されている。
【００２３】
排気側ロッカシャフト１２には、一対の排気バルブ６のそれぞれに、排気用ロッカアーム１８（ここでは一方のみ図示している）がそれぞれ回動自在に支持され、排気用ロッカアーム１８の先端部分のネジ部１９において排気用カムの基端と接続されている。即ち、カムシャフト１０の排気用カムの変位に応じて排気バルブ６を開閉しうるようになっている。
【００２４】
また、吸気側ロッカシャフト１１には、一対の吸気バルブ５のそれぞれに、吸気側ロッカシャフト１１の回転角度に応じて吸気バルブ５のリフト量及び開閉タイミングを連続的に変更しうるように構成された後述の吸気バルブ開度変更機構を介して、吸気用カム１５の変位に応じて吸気バルブ５を開閉しうるようになっている。
これにより、エンジン１００のピストン１Ｃの動き（即ち、クランクシャフトの回転角度）と連動してカムシャフト１０が駆動されることにより、各燃焼室２内の燃焼サイクル（即ち、吸気行程、圧縮行程、爆発行程、排気行程）に対応して各気筒１毎の吸気バルブ５及び排気バルブ６が適切に開閉駆動されるように構成されている。
【００２５】
ここで吸気バルブ開度変更機構について説明する。吸気バルブ開度変更機構は、吸気用ロッカアーム２０，スイングカム２１及びセンタロッカアーム２２を有して構成されている。
吸気用ロッカアーム２０は、吸気側ロッカシャフト１１の軸方向に並列された２枚のベース部材１６により形成されており、その基端側はそれぞれ、吸気側ロッカシャフト１１に回動自在に嵌挿され、吸気用ロッカアーム２０が吸気側ロッカシャフト１１を支点に揺動するように組み付けられている。
【００２６】
一方、吸気用ロッカアーム２０の各ベース部材１６の先端側にはネジ部２３が形成されており、ネジ部２３のボルト及びナットにより各吸気バルブ５の基端部分が固定されている。即ち、吸気側ロッカシャフト１１を支点に吸気用ロッカアーム２０が揺動することにより一対の吸気バルブ５がともに開閉方向に駆動されるようになっている。
また、吸気側ロッカシャフト１１の上方には、２枚のベース部材１６の間に回転自在に支持されたローラ部材２４が設置されている。なお、符号２５は、ローラ部材２４を各ベース部材１６に回転自在に枢支させるための軸受け部材である。
【００２７】
スイングカム２１は、支持シャフト１３に回転自在に嵌挿され、スイングカム２１は支持シャフト１３を支点に揺動するように組み付けられている。
また、スイングカム２１はその回転軸から吸気用ロッカアーム２０のローラ部材２４に向けて延在し、その先端面には、ローラ部材２４へ変位を伝える伝達面部として、凹凸形状を有するカム面２６が形成されている。カム面２６は吸気用ロッカアーム２０のローラ部材２４に接するように配設されている。
【００２８】
センタロッカアーム２２はＬ字形状をなしており、カムシャフト１０の軸方向に並列された２枚のベース部材１７により形成されている。
ベース部材１７間にはカムシャフト１０の吸気用カム１５と当接するカムフォロア２７と、カムフォロア２７を回転自在に支持する軸支部２８とが取り付けられている。
センタロッカアーム２２は、カムフォロア２７から吸気側ロッカシャフト１１と支持シャフト１３間を上方へ向かって延びる柱状の中継用アーム部２９と、カムフォロア２７から吸気側ロッカシャフト１１の下側へ向けて延びる支点用アーム部３０とを有して形成されている。
【００２９】
このうち、中継用アーム部２９の先端には、傾斜面２９Ａが形成されており傾斜面２９Ａがスイングカム２１の下端にスライド可能に当接されている。即ち、中継用アーム部３８が垂直方向に変位すると、スライドカム２１は水平方向に滑りを伴いながら中継用アーム部３８の変位に追従し、反対に、中継用アーム部３８が水平方向に変位すると、スライドカム２１は垂直方向に滑りを伴いながら中継用アーム部３８の変位に追従するように構成されている。
【００３０】
一方、支点用アーム部３０の先端部は、吸気側ロッカシャフト１１の直径方向（軸方向と直交する方向）に差し込まれた制御アーム３１とベース部材１７とを貫通するピン３２によって回転自在にピン結合されている。
即ち、センタロッカアーム２２は、カムシャフト１０の回転により吸気用カム１５のカム面の変化に従ってピン３２を支点として揺動することにより、中継用アーム部２９が上下方向に変位（揺動）されるようになっている。
【００３１】
つまり、中継用アーム２９の動きに連動して、スイングカム２１が、支持シャフト１３を支点に、周期的に揺動されるようになっている。
また、吸気側ロッカシャフト１１の端部には、図１に示すように、吸気側ロッカシャフト１１を軸中心に回転駆動するためのアクチュエータとしての制御用モータ４０が配設されている。
【００３２】
そして、制御モータ４０の駆動により吸気側ロッカシャフト１１が回転すると、制御アーム３１が揺動し、制御アーム３１にピン支持されているセンタロッカアーム２２が吸気用カム１５のカム面に沿って変位できるようになっている。
これにより、カムフォロア２７の吸気用カム１５に対する当接位置を進角方向や遅角方向へ変更できる。また、カムフォロア２７の吸気用カム１５に対する当接位置を変更することにより、スイングカム２１のカム面２６と吸気用ロッカアーム２０のローラ部材２４との当接角度を変化させて、図３に示すように、吸気バルブ５のエンジン１００のクランク角に対応する開閉タイミングとバルブリフト量（弁開度）とが同時に、且つ、連続的に変更されるように構成されている。
【００３３】
例えば、図４に示すように、制御モータ４０の駆動により吸気側ロッカシャフト１１が回転角度θだけ回転した場合にはセンタロッカアーム２２が吸気用カム１５のカム面に沿って進角側に変位する。また、センタロッカアーム２２が図中左方向に変位するのに伴って、スイングカム２２が支持シャフト１３を中心に図中下向きに揺動変位する。
この場合、吸気バルブ５の駆動態様は、図３において進角側に連続的に変更され、吸気バルブ５の開閉タイミングが進角側に変更するとともにバルブリフト量が減少する側に変更されるようになっている。
【００３４】
この吸気バルブ５の駆動態様は、吸気用カム１５の形状（カムプロフィール）及びスイングカム２１のカム面２６の凹凸形状に依存しており、換言すれば、吸気用カム１５の形状及びカム面２６は、図３に示すように吸気バルブ５の開閉タイミング及び弁開度を連続的に変更しうる形状に形成されている。
ここで、本発明の特徴部分である、制御部材としての吸気側ロッカシャフト１１の回転駆動にかかる部分の構成について説明する。
【００３５】
図１に示すように、制御用モータ４０の出力軸（モータ出力軸）４１の先端部分にはネジ溝（ウォーム）４３が切設されている。一方、吸気側ロッカシャフト１１の一端側には、ネジ溝４３に対応するはす歯歯車４４が吸気側ロッカシャフト１１と一体となって回転可能に取り付けられている。これらネジ溝４３及びはす歯歯車４４により減速機構としてのウォームギア４２が形成されている。
【００３６】
ウォームギア４２は、制御用モータ４０の回転速度（回転量）に対して所定の減速率（ギア比）Ｎで吸気側ロッカシャフト１１を回転駆動させるように設定されている。
例えば、制御用モータ４０がｎ回転したときのロッカシャフトの回転量Δθは次式
Δθ＝（３６０／Ｎ）・ｎ［度］・・・・・（１）
により算出することができる。
【００３７】
また、ウォームギア４２のはす歯歯車４４は扇形形状に形成されており、はす歯歯車４４は所定の回転可能な角度θｒの範囲でのみ回転可能に構成されている。
このはす歯歯車４４の回転可能範囲θｒの始端（一方の限界回転角度）及び終端（他方の限界回転角度）には、それぞれ吸気側ロッカシャフト１１の回転を規制する図示しないストッパが設けられており、吸気側ロッカシャフト１１のはす歯歯車４４の回転可能範囲を越えた回転が規制され、これにより、ネジ溝４３とはす歯歯車４４との係合の脱落を防止できるようになっている。
【００３８】
また、吸気側ロッカシャフト１１の他端側には吸気側ロッカシャフト１１の始端に対する回転角度θを検出する回転角度センサ４５が組み付けられている。
回転角度センサ４５は、吸気側ロッカシャフト１１の回転に応じて機械的に電気抵抗値が変更される可変抵抗器を内蔵しており、計測用の一定電流を導通する際の電圧値を吸気側ロッカシャフト１１の回転角度θに応じた角度信号（以下、センサ出力値という）Ｖとして出力するように構成されている。
【００３９】
なお、回転センサは可変抵抗器に限定されるものでなく、磁気抵抗素子やホール素子を用いたものでもよい。
また、はす歯歯車４４と回転角度センサ４５との間には、各気筒１に対応する吸気用ロッカアーム２０が軸支されており、各吸気用ロッカアーム２０には上述したようにそれぞれ２個の吸気バルブ５が取り付けられている。なお、図１では、各気筒１のその他の構成要素は省略して図示している。
【００４０】
制御用モータ４０は、コンピュータ等によって構成される電子制御装置（ＥＣＵ）５０によってその駆動が制御されるようになっている。
また、ＥＣＵ５０には、回転角度センサ４５からセンサ出力値Ｖが入力されるとともに、制御用モータ４０の後述するホールセンサ４８Ａ（図５参照）からのホール素子出力を基にモータ回転回数計算部５３にてモータ回転回数ｎｍが計算され入力されるようになっている。
【００４１】
なお、ＥＣＵ５０は、その機能要素としてセンサ出力補正部（補正手段）５１を有しており、後述するように、ＥＣＵ５０に入力されたモータ回転回数ｎｍ及びセンサ出力値Ｖに基づいて吸気用ロッカシャフト１１の回転角を算出するようになっている。このセンサ出力補正部５１の制御構成については後述する。
ここで、制御用モータ４０の詳細な構成について説明する。図５に示すように、制御用モータ４０はマグネットロータ４６及び３つのステータ４７Ａ〜４７Ｃを有して構成された、いわゆるインナ・ロータ型の三相直流ブラシレスモータである。なお、マグネットローラ４６及び３つのステータ４７Ａ〜４７Ｃはここでは図示しないケーシングに内蔵されている。
【００４２】
マグネットロータ４６は、６個の磁石（ここでは永久磁石）により出力軸４１が挿通されるように筒状に形成されており、マグネットロータ４６と出力軸４１とが一体となって回転するように構成されている。なお、６個の永久磁石はそれぞれ極性（Ｓ極，Ｎ極）が交互となるように配設されている。
３つのステータ４７Ａ〜４７Ｃはそれぞれマグネットロータ４６の周囲に等間隔（即ち１２０度毎に）に配設されている。なお、ステータの個数や配置，磁石の個数については種々の組み合わせがあり適宜変更可能である。
【００４３】
各ステータ４７Ａ〜４７Ｃは、それぞれ直流電流をそれぞれ通電しうるコイルによって構成されており、各ステータ４７Ａ〜４７Ｃは位相が異なる三相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の直流電流を導通されることにより誘電磁界を発生させるようになっている。
なお、ステータ４７ＡにはＵ相、ステータ４７ＢにはＶ相、ステータ４７ＣにはＷ相の各直流電流がそれぞれ導通されるようになっている。
【００４４】
また、各ステータ４７Ａ〜４７Ｂには、それぞれホール素子からなるホール素子（ホールセンサ）４８Ａ〜４８Ｃが取り付けられている。
ホール素子４８Ａ〜４８Ｃはそれぞれマグネットロータ４６から受ける磁束の変化を電圧値として出力するようになっており、マグネットロータ４６の回転によりマグネットロータ４６から各ステータ４７Ａ〜４７Ｃに及ぼす磁力の極性が切り替わるポイント（以下、磁極切替ポイントという）を検出しうるようになっている。
【００４５】
そして、図６に示すように、ホール素子４８Ａ〜４８Ｃにより磁極切替ポイントが検出されたタイミングに連動して図示しないスイッチ回路により各ホール素子４８Ａ〜４８Ｃに対応するホール素子の出力が反転されるようになっている。
また、本実施形態においては、３つのホール素子４８Ａ〜４８Ｃのうち、ステータ４７Ａに取り付けられたホール素子４８Ａモータの所定の回転角度（ここでは３６０度）に応じたモータ回転信号を出力するモータ回転センサとして兼用するようになっている。
【００４６】
即ち、制御用モータ４０から図６のホール素子の回転数がＥＣＵに入力され、ＥＣＵ５０内部のモータ回転回数計算部でモータ回転回数ｎｍを計算する。
ここで、ホール素子４８Ａのモータ回転センサとしての機能についてより詳細に説明する。
ホール素子４８Ａは、ステータ４７Ａに対する磁極切替ポイントを検出するようになっている。即ち、ホール素子４８Ａが検知する磁極切替ポイントは、マグネットロータ４６の各磁石の境界部分がステータ４７Ａ（ホール素子４８Ａ）を通過する位置に相当する。
【００４７】
つまり、最初の磁極切替ポイントを検出してからマグネットロータ４６に配設された磁石の数と同じ回数後に検出する磁極切替ポイントは最初の磁極切替ポイントと一致することになる。
このため、例えば、マグネットロータ４６に配設されている各磁石の大きさや配置間隔が等しくない場合であっても、ホール素子４８Ａにより制御用モータ４０の出力軸４１が３６０度回転したことについては高い精度で検出することができるのである。
【００４８】
続いて、本実施形態にかかるＥＣＵ５０の機能構成について説明する。図７に示すように、ＥＣＵ５０には、機能要素としてセンサ出力補正部（補正手段）５１，制御用モータ駆動制御部５２及びモータ回転回数計算部５３を有している。
このうち、制御用モータ駆動制御部５２は、制御用モータ４０を駆動させるための駆動信号を送出し、制御用モータ４０の駆動を制御する機能を有している。
【００４９】
そして、制御用モータ駆動制御部５２は、ＥＣＵ５０への外部からの操作等により、回転角度センサ４５の出力値補正実行指令がなされると、制御用モータ４０をはす歯歯車４４が始端の位置に達するまで吸気用ロッカシャフト１１を駆動し、吸気用ロッカシャフト１１が始端の位置に達した後、吸気用ロッカシャフト１１が終端に達するまで制御用モータ４０を逆方向に回転駆動させるように設定されている。
【００５０】
一方、センサ出力補正部５１は、モータ回転回数計算部５３で計算されたモータ回転回数ｎｍと、回転角度センサ４５から入力される出力値Ｖ（電圧値）とに基づいて、回転角度センサ４５の出力値Ｖから吸気用ロッカシャフト１１の回転角を算出する機能を有している。
なお、このような補正は、エンジン内部の制御部材に回転角度センサを組み付けてから、このエンジンを最初に始動する前迄の期間に実行されるものである。
【００５１】
このセンサ出力補正部５１の機能構成についてより具体的に説明する。図７に示すように、センサ出力補正部５１には、さらなる機能要素として補正係数算出部６１及び補正ゲイン付与部６２を有している。
補正係数算出部６１では、図８に示すように、吸気用ロッカシャフト１１が始端から終端に向けて駆動を開始してから１回目のモータ回転信号が入力されモータ回転回数ｎｍ1が計算された時点に回転角度センサ４５から入力されたセンサ出力値Ｖ1を記憶するようになっている。
【００５２】
その後、はす歯歯車４４が終端に達した時点で最後に入力されたモータ回転信号が入力され計算されたモータ回転回数ｎｍxとその時点におけるセンサ出力値Ｖxを記憶するようになっている。
そして、補正係数算出部６１では、上述の式（１）を用いてモータ回転回数ｎｍ1が入力されてからモータ回転回数ｎｍxまでの吸気側ロッカシャフト１１の実回転量Δθを算出するようになっている。
【００５３】
即ち、実回転量Δθは次式（１）′により表される。
Δθ＝（３６０／Ｎ）・（ｘ−１）・・・・・（１）′
なお、Ｎはウォームギア４２のギア比である。
そして、算出された実回転量Δθと２つのセンサ出力値の差（Ｖx−Ｖ1）とに基づいて次式（２）を用いて補正係数αを算出するようになっている。
【００５４】
α＝Δθ／（Ｖx−Ｖ1）・・・・・（２）
補正係数算出部６１において算出された補正係数αにより補正ゲイン付与部６２における補正係数が更新されるようになっている。
そして、吸気用ロッカシャフト１１が始端にある状態における回転角度センサ４５の出力値である初期値Ｖ0は吸気用ロッカシャフト１１が始端にある時点におけるセンサ出力値を用いるようになっている。
【００５５】
このように、センサ出力補正部５１は制御用モータ４０が所定回転数（ここでは、ｘ−１）だけ回転したときの吸気側ロッカシャフト１１の実回転量Δθと、回転角度センサ４５で検出されたロッカシャフトの回転量（Ｖx−Ｖ1）との比から補正係数αを求め式（４）により吸気用ロッカシャフト１１の回転角ＣＳＡが算出されるようになっている。
ＣＳＡ＝α・（Ｖ−Ｖ0）・・・・・（４）
本発明の第１実施形態にかかるエンジンの可変動弁機構の制御装置は上述のように構成されているので、ＥＣＵ５０では図９に示す手順に従って回転角度センサ４５の出力値の補正を実行する。なお、この補正は、エンジン１００の製造時又は車両にエンジン１００を搭載する時など所定の時期に１回のみ実行される。
【００５６】
図９に示すように、まずステップＳ１００ではＥＣＵ５０において回転角度センサ４５の出力補正指令が出力される。このステップＳ１００においてはＥＣＵ５０に付随している入力端末を外部から操作することにより出力補正指令を出力するように構成すればよい。
次に、ステップＳ１１０では、制御用モータ駆動制御部５２により、はす歯歯車４４（即ち、吸気側ロッカシャフト１１）が始端に達するまで制御用モータ４０が駆動される。その後、ステップＳ１２０では、制御用モータ駆動制御部５２により、制御用モータ４０が逆向きに回転駆動され、吸気側ロッカシャフト１１が終端に向けて駆動される（制御部材駆動ステップ）。
【００５７】
なお、吸気側ロッカシャフト１１が終端まで駆動されると制御用モータ４０の駆動は停止される。
このステップＳ１２０が実行される間に、ステップＳ１３０が実行される。即ち、ステップＳ１３０では、ステップＳ１２０において吸気側ロッカシャフト１１が駆動を開始されてから１回目に入力されたモータ回転回数ｎｍと、その時のセンサ出力値Ｖ1が検出される。
【００５８】
そして、ステップＳ１２０において、吸気側ロッカシャフト１１が終端に達し、制御用モータ４０の駆動が停止されるとステップＳ１４０が実行される。
ステップＳ１４０では、制御用モータ４０が停止した時点において最後に入力されたモータ回転回数ｎｍxとモータ回転回数ｎｍx入力時点でのセンサ出力値Ｖxが検出される。
次にステップＳ１５０では、ステップＳ１３０，Ｓ１４０において検出された２つのモータ回転回数ｎｍ1，ｎｍxとウォームギア４２のギア比Ｎとに基づいて上記の式（１）′より、吸気側ロッカシャフト１１の実回転量Δθが算出される。
【００５９】
そして、ステップＳ１６０では、ステップＳ１３０，Ｓ１４０において検出された２つのセンサ出力値Ｖ1，Ｖxとの差から、吸気側ロッカシャフト１１の回転量（Ｖx−Ｖ1）が算出される。
その後、ステップＳ１７０では、上式（２）により補正係数αが算出され、補正ゲイン付与部６２の補正係数が更新され、制御フローを抜ける。
【００６０】
そして、ステップＳ１００〜Ｓ１７０によりセンサ出力値の補正係数αが更新された後には、ＥＣＵ５０のセンサ出力補正部５１において、センサ出力値Ｖと初期値Ｖ0との差に対し補正係数（補正ゲイン）αを乗じることにより吸気が輪ロッカシャフト１１の正確な回転角度を得ることができる。
このように、本発明の第１実施形態にかかるエンジンの可変動弁機構の制御装置によれば、制御用モータ４０の回転回数（回転数）とウォームギア４２のギア比Ｎとから算出される吸気側ロッカシャフト１１の実回転量Δθと、２つのセンサ出力値Ｖ1，Ｖxの差により得られたロッカシャフトの回転量（Ｖx−Ｖ1）との比によって補正係数αを算出して、センサ出力値の変位を補正するので、吸気側ロッカシャフト１１に組み付ける際の組み付け誤差や回転角度センサ４５の個体差等に起因する各回転角度センサ４５の個体差が低減された、正確な回転角度θを得ることができる。
【００６１】
ＥＣＵ５０においてこの回転角度θが吸気バルブ５のリフト量及び回転タイミングの制御に用いられることにより、吸気バルブ５の駆動制御を高精度に実施することができ、燃焼室２への吸気にかかるポンピングロス等をより効果的に低減することができる。
また、２つのモータ回転回数ｎｍ1，ｎｍx及び２つのセンサ出力値Ｖ1，Ｖxに基づくシンプルな演算により、吸気用ロッカシャフト１１の回転角を導出できるので回転角度センサ４５の出力値の補正にかかるＥＣＵ５０の演算負荷を低減することができるという利点もある。
【００６２】
また、上述したような回転角度センサ４５の出力値の補正を吸気側ロッカシャフト１１に回転角度センサ４５を組み付けた後で、且つ、エンジン１００が車両に搭載される前あるいは車両が出荷される前までの間に実行することにより、回転角度センサ４５の検出精度にばらつきがある状態の車両が市場に流通することを防止することができる。
また、既に市場に流通している車両においては、例えば、車両の定期点検時に回転角度センサ４５の出力値の補正を行うようにすることが好ましい。これにより、回転角度センサ４５の経時劣化や車両の走行によって回転角度センサ４５設置位置がずれる等して生じる回転角度センサ４５の検出精度の低下を定期的に回復させることができる。
【００６３】
ところで、吸気側ロッカシャフト１１を回転させるモータとしては、駆動時の騒音等を低減するために、ホール素子４８Ａ〜４８Ｃを内蔵したブラシレスモータが一般的に用いられている。
そこで、本実施形態においては、ブラシレスモータに通常内蔵されているホール素子４８Ａ〜４８Ｃの出力に基づいて制御用モータ４０の３６０度回転（１回転）を検出するので、ホール素子４８Ａを制御用モータ４０の３６０度回転（１回転）を高精度に検出するモータ回転センサとして兼用することができ、モータ回転回数ｎｍを出力するために新たなセンサ等を用いる必要がないためその分、コストを低減することができるという利点がある。
【００６４】
さらに、回転角度センサ４５の出力値の補正にあたって、吸気側ロッカシャフト１１を始端から終端まで駆動し、１回目に入力されたモータ回転回数ｎｍ1と最後に入力されたモータ回転回数ｎｍxとに基づいて、補正係数αを算出するので、吸気側ロッカシャフト１１の回転可能範囲（即ち、０≦θ≦θｒ）の内の大部分のセンサ特性を反映することができ、回転角度センサの検出精度をより効果的に向上させることができる。
【００６５】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、センサ出力補正部の構成を除いて第１実施形態と同様に構成されており、第１実施形態と実質的に同様なものについては説明を省略し、同符号を用いて説明する。
図１０は、本実施形態におけるＥＣＵ５０の制御構成を示す制御ブロック図である。
【００６６】
図１０に示すように、ＥＣＵ５０は制御要素としてセンサ出力補正部（補正手段）７０，制御用モータ駆動制御部５２及びモータ回転回数計算部５３を有している。
このうち、モータ駆動制御部５２及びモータ回転回数計算部５３はいずれも第１実施形態と同様に構成されており、ＥＣＵ５０により、回転角度センサ４５の出力値補正実行指令がなされると、はす歯歯車４４が始端の位置に達するまで制御用モータ４０を駆動し、はす歯歯車４４が始端の位置に達した後、はす歯歯車４４が終端に達するまで制御用モータ４０を逆方向に回転駆動させるように設定されている。モータ回転回数計算部５３はモータ回転回数ｎｍが計算するように構成されている。
【００６７】
補正係数算出部７１には、図１１に示すように吸気側ロッカシャフト１１の実回転角度θとセンサ出力値Ｖとのマップが内蔵されている。
そして、図１２に示すように、補正係数算出部７１のマップには、吸気側ロッカシャフト１１が始端から終端まで駆動される間に入力されたモータ回転回数ｎｍ1〜ｎｍyと各モータ回転回数ｎｍ1〜ｎｍyが入力された時点におけるセンサ出力値Ｖ1〜Ｖyがマップ上に記憶（プロット）されるようになっている。
【００６８】
補正係数算出部７１は、マップ上にプロットされた各モータ回転回数ｎｍ1〜ｎｍyに対する各センサ出力値Ｖ1〜Ｖyを示す各点（ｎｍ1，Ｖ1），（ｎｍ2，Ｖ2），・・・（ｎｍy，Ｖy）の座標から、最小二乗法によりマップ上にプロットされた各点を近似して、吸気側ロッカシャフト１１の実回転角度θに対するセンサ出力値の関数として表される近似直線Ｌ（θ）を導出するように構成されている。つまり、本実施形態では補正係数算出部７１が直線近似手段として構成され、導出された近似直線Ｌ（θ）を微分することで得られる近似直線Ｌ（θ）の傾きの逆数を補正係数αとして算出するようになっている。
【００６９】
そして、式（４）′′により吸気用ロッカシャフト１１の回転角ＣＳＡが算出されるようになっている。
ＣＳＡ＝α・（Ｖ−Ｖ0）・・・・・（４）′′
このように、本発明の第２実施形態によれば、制御用モータ４０の実回転角度θ（あるいはモータ回転回数ｙ）に対するセンサ出力値Ｖの変化を制御用モータ４０が１回転する毎にマップ上に記憶させ、マップ上に記憶された複数の検出値を結ぶ近似直線Ｌ（θ）から、吸気側ロッカシャフト１１の実回転角度θに対するセンサ出力値の変化特性を求めることができる。
【００７０】
そして、近似直線Ｌ（θ）の傾きを補正係数α3とすることにより、回転角度センサの検出精度をより効果的に向上させることができる。
【００７１】
［第３実施形態］
続いて、本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態においても第２実施形態と同じく、センサ出力補正部の構成を除いて第１実施形態と同様に構成されており、第１実施形態と実質的に同様なものについては説明を省略し、同符号を用いて説明する。
【００７２】
図１３は、本実施形態におけるＥＣＵ５０の制御構成を示す制御ブロック図である。
図１３に示すように、ＥＣＵ５０は制御要素としてセンサ出力補正部（補正手段）８０及び制御用モータ駆動制御部５２を有している。
このうち、モータ駆動制御部５２は第１実施形態と同様に構成されており、ＥＣＵ５０により、回転角度センサ４５の出力値補正実行指令がなされると、はす歯歯車４４が始端の位置に達するまで制御用モータ４０を駆動し、はす歯歯車４４が始端の位置に達した後、はす歯歯車４４が終端に達するまで制御用モータ４０を逆方向に回転駆動させるように設定されている。
【００７３】
センサ出力補正部８０は、さらなる機能要素として補正係数算出部（補正係数算出手段）８１及び補正ゲイン付与部８２を有しており、補正係数算出部８１では、後述するように制御用モータ４０のモータ回転回数ｎｍが入力される毎に補正係数α1〜αz-1を算出するようになっている。
補正係数算出部８１には、吸気側ロッカシャフト１１の実回転角度θとセンサ出力値Ｖとの関係を示すマップデータ（図１４参照）が内蔵されている。
【００７４】
そして、補正係数算出部８１は、回転角度センサ４５の出力値補正実行指令が出力され、制御用モータ４０により吸気側ロッカシャフト１１が始端まで駆動された後、吸気側ロッカシャフト１１が終端まで駆動される間に入力されるモータ回転回数ｎｍ1〜ｎｍzとこの各モータ回転回数ｎｍ1〜ｎｍzが入力された時点におけるセンサ出力値Ｖ1〜Ｖzを図１４のマップ上に記憶（プロット）するようになっている。
【００７５】
そして、補正係数算出部８１は、制御用モータ４５が１回転する際の吸気側ロッカシャフト１１の実回転量（即ち、３６０／Ｎ）に対応する各センサ出力値Ｖ1〜Ｖzの変化量から次式（５）により各モータ回転回数ｎｍ1〜ｎｍzが入力される毎に補正係数αx（α1〜αz-1）を順次算出するようになっている。
αx＝（３６０／Ｎ）／（Ｖx+1−Ｖx）  （ただし、１≦ｘ≦ｚ−１）・・・・・（５）
そして、センサ出力補正部８０は、吸気側ロッカシャフト１１が始端から終端まで駆動される間の制御用モータ４０の回転回数（１〜ｚ−１）に応じて、このモータ回転回数に対応する補正係数α1〜αz-1を補正係数として補正ゲイン付与部８２に更新するようになっている。
【００７６】
なお、図１４に示すように、吸気側ロッカシャフト１１が始端から初回のモータ回転回数ｎｍ1が入力されるまでの間は、モータ回転回数０における補正係数α0が用いられ、吸気側ロッカシャフト１１が終端と最後のモータ回転回数ｎｍzとの間は、モータ回転回数ｚ−１における補正係数αz-1が用いられるようになっている。
そして、この補正係数αxを用いて式（６）〜（８）により吸気用ロッカシャフト１１の回転角ＣＳＡが算出されるようになっている。
【００７７】
ＣＳＡ＝α0・（Ｖ−Ｖ0）［ただし、Ｖ＜Ｖ1］・・・・・（６）
ＣＳＡ＝α0・（Ｖ1−Ｖ0）＋（３６０／Ｎ）・（ｘ−１）＋αx・（Ｖ−Ｖx）［ただし、Ｖx≦Ｖ＜Ｖx+1    ｘ≦ｚ−１］・・・・・（７）
ＣＳＡ＝α0・（Ｖ1−Ｖ0）＋（３６０／Ｎ）・（ｚ−１）＋αz-1・（Ｖ−Ｖz）［ただし、Ｖz≦Ｖ］・・・・・（８）
本発明の第３実施形態にかかるエンジンの可変動弁機構の制御装置は上述のように構成されているので、制御用モータ４０が１回転する毎の吸気側ロッカシャフト１１の実回転量（実回転角度の変化量）と回転角度センサ４５により検出される出力値の変化量との比に基づいて、センサ出力値Ｖを実回転角度θに近づくように補正でき、回転角度センサ４５の出力値の変化特性が吸気側ロッカシャフト１１の実回転角度θに対して線形な変化をせず、センサ出力値にバラツキがあるような場合であっても、回転角度センサ４５の出力値Ｖが吸気側ロッカシャフト１１の実回転角度θに近づくようにきめ細かく補正することができ、回転角度センサ４５による吸気側ロッカシャフト１１の回転角度の検出精度を向上させることができる。
【００７８】
[その他]
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施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、上述の各実施形態においては、可変動弁機構が吸気弁のリフト量及び開閉タイミングのみを可変とするように構成されているが、可変動弁機構は制御部材の回転角度によってエンジンの吸気弁又は排気弁のリフト量又は開閉タイミングを制御しうるものであれば種々のものに適用可能である。例えば、吸気弁と排気弁との両バルブのリフト量及び開閉タイミング可変とするものでもよく、バルブのリフト量のみ、あるいは、カムとバルブとの間に不等速継手を介在させ開閉タイミングのみを可変とするものであってもよい。更に異なる種類の可変動弁機構を組み合わせたものでも良い。また、ＳＯＨＣに限らずＤＯＨＣでも同様の効果を奏す。
【００７９】
また、上述の第１，第２実施形態においては、回転角度センサの出力補正を行う際に、制御部材を一方の限界回転角度から他方の限界角度まで駆動しているが、第１，第２実施形態については必ずしも制御部材を回転可能範囲全般に亘って駆動する必要はなく、複数のモータ回転回数が検出される程度に制御部材を駆動するだけでも十分である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の第１実施形態に係るエンジンの可変動弁機構の制御装置を説明するためのものであって、その要部構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るエンジンの可変動弁機構の制御装置を説明するためのものであって、エンジンの要部構成を示す模式的な断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るエンジンの可変動弁機構の制御装置を説明するためのものであって、クランク角に対する吸気バルブの開閉特性を示すグラフである。
【図４】本発明の第１実施形態に係るエンジンの可変動弁機構の制御装置を説明するためのものであって、図２の状態から制御部材を駆動した場合の可変動弁機構の要部構成を示す断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係るエンジンの可変動弁機構の制御装置を説明するためのものであって、制御用モータの構成を示す模式図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係るエンジンの可変動弁機構の制御装置を説明するためのものであって、制御用モータのホール素子出力を示すチャートである。
【図７】本発明の第１実施形態に係るエンジンの可変動弁機構の制御装置を説明するためのものであって、ＥＣＵの機能構成を模式的に示す機能ブロック図である。
【図８】本発明の第１実施形態に係るエンジンの可変動弁機構の制御装置を説明するためのものであって、制御部材の実回転量及びモータ回転回数に対するセンサ出力値を示すグラフである。
【図９】本発明の第１実施形態に係るエンジンの可変動弁機構の制御装置を説明するためのものであって、制御装置の制御手順を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第２実施形態に係るエンジンの可変動弁機構の制御装置を説明するためのものであって、ＥＣＵの機能構成を模式的に示す機能ブロック図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係るエンジンの可変動弁機構の制御装置を説明するためのものであって、制御部材の実回転量及びモータ回転回数に対するセンサ出力値を示すグラフである。
【図１２】本発明の第２実施形態に係るエンジンの可変動弁機構の制御装置を説明するためのものであって、制御部材の実回転量及びモータ回転回数に対するセンサ出力値を示すグラフである。
【図１３】本発明の第３実施形態に係るエンジンの可変動弁機構の制御装置を説明するためのものであって、ＥＣＵの機能構成を模式的に示す機能ブロック図である。
【図１４】本発明の第３実施形態に係るエンジンの可変動弁機構の制御装置を説明するためのものであって、制御部材の実回転量及びモータ回転回数に対するセンサ出力値を示すグラフである。
【図１５】従来技術を説明するためのものであって、回転角度センサの出力値のバラツキを示すグラフである。
【符号の説明】
【００８１】
１  気筒
１Ａ  シリンダヘッド
１Ｂ  シリンダブロック
１Ｃ  ピストン
２  燃焼室
３  吸気ポート
４  排気ポート
５  吸気バルブ（吸気弁）
６  排気バルブ（排気弁）
７  リターンスプリング
８  動弁機構（可変動弁機構）
９  点火プラグ
１０  カムシャフト
１１  吸気側ロッカシャフト（制御部材）
１２  排気側ロッカシャフト
１３  支持シャフト
１５  吸気用カム
１６，１７  ベース部材
１８  排気用ロッカアーム
１９，２３  ネジ部
２０  吸気用ロッカアーム
２１  スイングカム
２２  センタロッカアーム
２４  ローラ部材
２５  軸受け部材
２６  カム面
２７  カムフォロア
２８  軸支部
２９  中継用アーム部
２９Ａ  傾斜面
３０  支点用アーム部
３１  制御アーム
３２  ピン
４０  制御用モータ（モータ）
４１  出力軸（モータ出力軸）
４２  ウォームギア
４３  ネジ溝
４４  はす歯歯車
４５  回転角度センサ
４６  マグネットロータ
４７Ａ〜４７Ｃ  ステータ
４８Ａ〜４８Ｃ  ホール素子（ホールセンサ）
５０  ＥＣＵ
５１，７０，８０  センサ出力補正部（補正手段）
５２  制御用モータ駆動制御部
６１，７１，８１  補正係数算出部
６２，７２，８２  補正ゲイン付与部
１００  エンジン
【図１】
2009041467.tif 000003
【図２】
2009041467.tif 000004
【図３】
2009041467.tif 000005
【図４】
2009041467.tif 000006
【図５】
2009041467.tif 000007
【図６】
2009041467.tif 000008
【図７】
2009041467.tif 000009
【図８】
2009041467.tif 000010
【図９】
2009041467.tif 000011
【図１０】
2009041467.tif 000012
【図１１】
2009041467.tif 000013
【図１２】
2009041467.tif 000014
【図１３】
2009041467.tif 000015
【図１４】
2009041467.tif 000016
【図１５】
2009041467.tif 000017