(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関本体に回転自在に支持され、かつ内燃機関の回転に同期して回転する駆動軸と、
内燃機関本体に回転自在に支持され、かつアクチュエータによって回転角度が制御される制御軸と、
上記駆動軸の回転運動が伝達されて回転運動もしくは揺動運動するとともに、その回転運動もしくは揺動運動の内燃機関本体に対する中心位置が、上記制御軸の回転角度に応じて変化する中間部材と、
を含み、上記中間部材の運動に伴って吸気弁がリフトするとともに、上記中心位置の変化によりリフト特性が変化するように構成された内燃機関の可変動弁装置において、
内燃機関本体に固定され、かつ上記制御軸の回転角度に応じたセンサ出力を発生する回転角度センサと、
吸気弁がリフトしていないときの上記センサ出力に基づいて上記アクチュエータを制御する制御装置と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
【請求項２】
上記制御装置は、吸気弁がリフトしていないときの上記センサ出力に基づいて上記アクチュエータを制御する第１制御モードと、吸気弁のリフトの有無と無関係に取得した上記センサ出力に基づいて上記アクチュエータを制御する第２制御モードと、を選択的に切り換えて実行す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】
上記制御装置は、吸気弁の作動角が所定角度より小さいときに上記第１制御モードを選択し、吸気弁の作動角が上記所定角度より大きいときに上記第２制御モードを選択することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項４】
上記制御装置は、内燃機関の運転条件が低回転低負荷領域にあるときに上記第１制御モードを選択し、内燃機関の運転条件が低回転低負荷領域外にあるときに上記第２制御モードを選択することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項５】
上記制御装置は、内燃機関がアイドル運転中であるときに上記第１制御モードを選択し、内燃機関が非アイドル運転中であるときに上記第２制御モードを選択することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項６】
上記制御装置は、上記第１制御モードが選択されている間、上記駆動軸の回転角度が所定角度となる毎に上記センサ出力の取り込みを実行することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項７】
内燃機関のクランクシャフトの回転角度を検出するクランク角度センサを備え、
上記制御装置は、上記クランク角度センサで検出したクランクシャフトの回転角度が所定クランク角度となる毎に上記センサ出力の取り込みを実行することを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項８】
上記クランクシャフトに対する上記駆動軸の回転位相を変更する第２の可変動弁機構を備え、
上記制御装置は、上記回転位相の変更に応じて上記所定クランク角度の設定を変更することを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項９】
上記制御装置は、所定時間毎に上記センサ出力の取り込みを実行しており、上記第１制御モードが選択されている間、上記駆動軸の回転角度が所定角度範囲にあるときに取り込んだ上記センサ出力のみに基づいて上記アクチュエータに対する制御信号を生成することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項１０】
内燃機関のクランクシャフトの回転角度を検出するクランク角度センサを備え、
上記制御装置は、上記クランク角度センサで検出したクランクシャフトの回転角度が所定クランク角度範囲にあるときに取り込んだ上記センサ出力のみに基づいて上記アクチュエータに対する制御信号を生成することを特徴とする請求項９に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項１１】
上記制御装置は、上記所定クランク角度範囲にあるときに取り込んだ上記センサ出力に基づいて、当該所定クランク角度範囲を修正することを特徴とする請求項１０に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項１２】
上記クランクシャフトに対する上記駆動軸の回転位相を変更する第２の可変動弁機構を備え、
上記制御装置は、上記回転位相の変更に応じて上記所定クランク角度範囲の設定を変更することを特徴とする請求項１０または１１に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項１３】
上記クランクシャフトに対する上記駆動軸の回転位相を変更する第２の可変動弁機構を備え、
この第２の可変動弁機構は、上記第１制御モードが選択されている間、基準状態に固定されることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関の吸気弁に用いられる可変動弁装置、特に、吸気弁のリフト特性を連続的に可変制御可能な可変動弁装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、特開平８−２６０９２３号公報には、吸気弁の作動角を連続的に可変制御可能な可変動弁装置が開示されている。この装置は、内燃機関本体に回転自在に支持され、かつ内燃機関の回転に同期して回転する駆動軸と、同じく内燃機関本体に回転自在に支持され、かつ油圧アクチュエータによって回転角度が制御される制御軸と、上記駆動軸の回転運動がピンを介して伝達されて回転運動するとともに、その回転運動の内燃機関本体に対する中心位置が、上記制御軸の回転角度に応じて変化する中間部材としての環状ディスクと、この環状ディスクの回転運動に伴って回転し、吸気弁を押圧するカムと、を備えており、環状ディスクの回転中心位置が変化することにより該環状ディスクさらにはカムが不等速回転し、弁開閉時期ならびに作動角が変化するように構成されている。
【０００３】
そして、上記制御軸の実際の回転位置を検出するために、制御軸の回転角度に応じたセンサ出力を発生する回転角度センサつまりポテンショメータが設けられており、運転条件に応じた目標回転位置となるように上記油圧アクチュエータがクローズドループ制御されている。上記ポテンショメータは、内燃機関本体、例えばシリンダヘッドに固定されており、上記制御軸の端部に直結されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように制御軸に回転角度センサを直結した構成では、制御軸の振動や荷重による変位が回転角度センサの軸に直接伝達されてしまい、回転角度センサの耐久性が低くなる、という問題がある。
【０００５】
つまり、内燃機関本体に固定される回転角度センサを制御軸に対し同軸上に配置したとしても、内燃機関本体に回転自在に支持される制御軸は、その軸受部のクリアランスの範囲内で径方向に動きうるので、バルブスプリング反力や各部の慣性力によって制御軸が荷重を受けると、制御軸中心とセンサ軸中心との間で相対位置変化が発生し、回転角度センサの耐久性に悪影響を与える虞がある。
【０００６】
一方、このような制御軸と回転角度センサとの相対位置変化を許容するような何らかの継手構造を介して両者を接続したり、あるいは、電磁式等の非接触回転角度センサを用いたような場合には、上記の荷重による相対位置変化に起因して、センサ出力誤差が大きく発生することがある。
【０００７】
そこで、この発明は、上記のような荷重による制御軸と回転角度センサとの相対位置変化を許容しつつ、この相対位置変化に伴う検出精度の低下を抑制することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の内燃機関の可変動弁装置では、内燃機関の回転に同期して回転する駆動軸と、この駆動軸の回転角度が伝達されて回転運動もしくは揺動運動する中間部材と、を有し、この中間部材の運動に伴って吸気弁がリフトする。また、電動モータあるいは油圧式等のアクチュエータによって回転角度が制御される制御軸を備え、この制御軸の回転角度に応じて、上記中間部材の回転運動もしくは揺動運動の内燃機関本体に対する中心位置が変化し、リフト特性が可変制御される。つまり、制御軸の回転角度をアクチュエータを介して動かすことで、リフト特性が連続的に変化する。
【０００９】
そして、リフト特性の高精度な制御のために、制御軸の実際の回転角度が、内燃機関本体に固定された回転角度センサによって検出されるようになっており、制御装置が、この回転角度センサのセンサ出力に基づいて上記アクチュエータを制御する。例えば、運転条件に応じた所望のリフト特性に対応する制御軸回転角度となるように、フィードバック制御する。
【００１０】
吸気弁がリフトするとバルブスプリング反力等により制御軸が半径方向へ荷重を受けるので、軸受部のクリアランスにより、回転角度センサに対し相対移動しようとし、検出誤差の要因となる。
【００１１】
しかしながら、本発明では、吸気弁がリフトしていないときの回転角度センサのセンサ出力に基づいて上記アクチュエータが制御される。そのため、制御軸の半径方向の変位の影響を受けず、制御誤差を生じることがない。
【００１２】
多気筒内燃機関において、一つの制御軸が複数の気筒の吸気弁に関与する場合には、総ての気筒の吸気弁がリフトしていないことが望ましい。可変動弁装置によって各吸気弁の作動角が小さく制御されている状況では、総ての気筒の吸気弁がリフトしていない期間が容易に得られる。但し、本発明はこれに限定されるものではなく、回転角度センサに近接した一部の気筒のみが制御軸の半径方向の変位に強く影響している場合には、その一部気筒の吸気弁がリフトしていないことを条件とすることができる。
【００１５】
【発明の効果】
この発明によれば、吸気弁のリフトに伴い制御軸が半径方向に変位することによる制御軸回転角度の検出誤差を排除でき、これに起因する制御軸の制御誤差ひいては運転性への悪影響を回避することができる。従って、吸気弁のリフト特性を一層高い精度で可変制御でき、例えばスロットル弁に依存しない吸気量制御の実現が可能となる。
【００１６】
また、回転角度センサを制御軸に直結せずに、荷重による制御軸と回転角度センサとの相対位置変化が許容される構成を採用することが可能となり、回転角度センサへの直接的な振動伝達を防止することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を、自動車用火花点火式ガソリン機関の吸気弁に適用した実施の形態について説明する。
【００１８】
図１は、内燃機関の吸気弁側可変動弁装置の構成を示す構成説明図であり、この可変動弁装置は、可変動弁機構として、吸気弁のリフト・作動角を変化させるリフト・作動角可変機構１と、そのリフトの中心角の位相（図示せぬクランクシャフトに対する位相）を進角もしくは遅角させる位相可変機構２１（第２の可変動弁機構）と、を備えている。
【００１９】
まず、リフト・作動角可変機構１を説明する。なお、このリフト・作動角可変機構１は、本出願人が先に提案したものであるが、例えば特開平１１−１０７７２５号公報等によって公知となっているので、その概要のみを説明する。
【００２０】
リフト・作動角可変機構１は、シリンダヘッド（図示せず）に摺動自在に設けられた吸気弁１１と、シリンダヘッド上部のカムブラケット（図示せず）に回転自在に支持された駆動軸２と、この駆動軸２に、圧入等により固定された偏心カム３と、上記駆動軸２の上方位置に同じカムブラケットによって回転自在に支持されるとともに駆動軸２と平行に配置された制御軸１２と、この制御軸１２の偏心カム部１８に揺動自在に支持された中間部材としてのロッカアーム６と、各吸気弁１１の上端部に配置されたタペット１０に当接する揺動カム９と、を備えている。上記偏心カム３とロッカアーム６とはリンクアーム４によって連係されており、ロッカアーム６と揺動カム９とは、リンク部材８によって連係されている。
【００２１】
上記駆動軸２は、後述するように、タイミングチェーンないしはタイミングベルトを介して機関のクランクシャフトによって駆動されるものである。
【００２２】
上記偏心カム３は、円形外周面を有し、該外周面の中心が駆動軸２の軸心から所定量だけオフセットしているとともに、この外周面に、リンクアーム４の環状部が回転可能に嵌合している。
【００２３】
上記ロッカアーム６は、略中央部が上記偏心カム部１８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５を介して上記リンクアーム４のアーム部が連係しているとともに、他端部に、連結ピン７を介して上記リンク部材８の上端部が連係している。上記偏心カム部１８は、制御軸１２の軸心から偏心しており、従って、制御軸１２の角度位置に応じてロッカアーム６の揺動中心は変化する。
【００２４】
上記揺動カム９は、駆動軸２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１７を介して上記リンク部材８の下端部が連係している。この揺動カム９の下面には、駆動軸２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９の揺動位置に応じてタペット１０の上面に当接するようになっている。
【００２５】
すなわち、上記基円面はベースサークル区間として、リフト量が０となる区間であり、揺動カム９が揺動してカム面がタペット１０に接触すると、徐々にリフトしていくことになる。なお、ベースサークル区間とリフト区間との間には若干のランプ区間が設けられている。
【００２６】
上記制御軸１２は、図１に示すように、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１３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１３は、例えばウォームギア１５を介して制御軸１２を駆動するサーボモータ等からなり、エンジンコントロールユニット１９からの制御信号によって制御されている。ここで、制御軸１２の回転角度は、アナログセンサからなる制御軸センサ１４によって検出され、この検出した実際の制御状態に基づいて上記アクチュエータ１３がクローズドループ制御される。
【００２７】
このリフト・作動角可変機構１の作用を説明すると、駆動軸２が回転すると、偏心カム３のカム作用によってリンクアーム４が上下動し、これに伴ってロッカアーム６が揺動する。このロッカアーム６の揺動は、リンク部材８を介して揺動カム９へ伝達され、該揺動カム９が揺動する。この揺動カム９のカム作用によって、タペット１０が押圧され、吸気弁１１がリフトする。
【００２８】
ここで、リフト・作動角制御用アクチュエータ１３を介して制御軸１２の角度が変化すると、ロッカアーム６の揺動運動の中心位置が動いて該ロッカアーム６の初期位置が変化し、ひいては揺動カム９の初期揺動位置が変化する。
【００２９】
例えば偏心カム部１８が図の上方へ位置しているとすると、ロッカアーム６は全体として上方へ位置し、揺動カム９の連結ピン１７側の端部が相対的に上方へ引き上げられた状態となる。つまり、揺動カム９の初期位置は、そのカム面がタペット１０から離れる方向に傾く。従って、駆動軸２の回転に伴って揺動カム９が揺動した際に、基円面が長くタペット１０に接触し続け、カム面がタペット１０に接触する期間は短い。従って、リフト量が全体として小さくなり、かつその開時期から閉時期までの角度範囲つまり作動角も縮小する。
【００３０】
逆に、偏心カム部１８が図の下方へ位置しているとすると、ロッカアーム６は全体として下方へ位置し、揺動カム９の連結ピン１７側の端部が相対的に下方へ押し下げられた状態となる。つまり、揺動カム９の初期位置は、そのカム面がタペット１０に近付く方向に傾く。従って、駆動軸２の回転に伴って揺動カム９が揺動した際に、タペット１０と接触する部位が基円面からカム面へと直ちに移行する。従って、リフト量が全体として大きくなり、かつその作動角も拡大する。
【００３１】
上記の偏心カム部１８の初期位置は連続的に変化させ得るので、これに伴って、バルブリフト特性は、連続的に変化する。つまり、リフトならびに作動角を、両者同時に、連続的に拡大，縮小させることができる。各部のレイアウトによるが、例えば、リフト・作動角の大小変化に伴い、吸気弁１１の開時期と閉時期とがほぼ対称に変化する。
【００３２】
次に、位相可変機構２１は、図１に示すように、上記駆動軸２の前端部に設けられたスプロケット２２と、このスプロケット２２と上記駆動軸２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２３と、から構成されている。上記スプロケット２２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２３は、例えば油圧式、電磁式などの回転型アクチュエータからなり、エンジンコントロールユニット１９からの制御信号によって制御されている。この位相制御用アクチュエータ２３の作用によって、スプロケット２２と駆動軸２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。この位相可変機構２１の実際の制御状態は、駆動軸２の回転位置に応答する駆動軸センサ１６によって検出され、これに基づいて、上記アクチュエータ２３がクローズドループ制御される。
【００３３】
このような可変動弁装置を吸気弁側に備えた本実施例の内燃機関は、スロットル弁に依存せず、吸気弁１１の可変制御によって吸気量が制御される。なお、実用機関では、ブローバイガスの還流等のために吸気系に若干の負圧が存在していることが好ましいので、図示していないが、吸気通路の上流側に、スロットル弁に代えて、負圧生成用の適宜な絞り機構を設けることが望ましい。
【００３４】
次に、図２および図３に基づいて、バルブリフト特性の具体的な制御について説明する。まず、図２は、運転領域の中で、主にリフト量に着目して吸気量の制御が行われるバルブリフト制御域と、主にバルブタイミングに着目して吸気量の制御が行われるバルブタイミング制御域と、を示している。上流バルブリフト制御域は、アイドルを含む極低負荷域に相当する。
【００３５】
図３は、代表的な運転条件における吸気弁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、リフト量が極小リフトとなる。これは特に、リフト中心角の位相が吸気量に影響しない程度にまで小さなリフト量となる。そして、位相可変機構２１によるリフト中心角の位相は、最も遅角した位置となり、これによって、閉時期は、下死点直前位置となる。
【００３６】
このように極小リフトとすることによって、吸気流が吸気弁１１の間隙においてチョークした状態となり、極低負荷域で必要な微小流量が安定的に得られる。そして、閉時期が下死点近傍となることから、有効圧縮比は十分に高くなり、極小リフトによるガス流動の向上と相俟って、比較的良好な燃焼を確保できる。
【００３７】
一方、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、かつリフト中心角は進角した位置となる。このときには、上述したように、バルブタイミングをも考慮して吸気量制御が行われることになり、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。この結果、リフト・作動角はある程度大きなものとなり、吸気弁１１によるポンピングロスが低減する。
【００３８】
なお、アイドル等の極低負荷域における極小リフトでは、前述したように、位相を変更しても吸気量は殆ど変化しないので、極低負荷域から低負荷域へと移行する場合には、位相変更よりも優先して、リフト・作動角を拡大する必要がある。空調用コンプレッサ等の補機の負荷が加わった場合も同様である。
【００３９】
一方、さらに負荷が増加し、燃焼が安定してくる中負荷域では、図３に示すように、リフト・作動角をさらに拡大しつつ、リフト中心角の位相を進角させる。リフト中心角の位相は、中負荷域のある点で、最も進角した状態となる。これにより、内部ＥＧＲが利用され、一層のポンピングロス低減が図れる。
【００４０】
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位相可変機構２１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。
【００４１】
上記のようにアイドル等の極低負荷域では、バルブリフト制御域として主にリフト量による微小流量の制御が行われるのであるが、バルブタイミング制御域となる低負荷域との境界つまり制御の切換点は、実際の燃焼安定状態に応じて補正することが好ましい。あるいは、制御の簡略化のために、機関温度を検出し、これに応じて補正することも可能である。このように補正することで、燃焼の悪化を来さない範囲でバルブタイミング制御域を拡大することができ、ポンピングロス低減の上で有利となる。
【００４２】
図４および図５は、本発明の要部である制御軸センサ１４の詳細を示している。この実施例では、制御軸センサ１４は、センサ軸８１の回転角度に応じたセンサ出力を発生する回転型ポテンショメータからなり、センサ軸８１が上記制御軸１２に対し同軸上となるように、シリンダヘッドの一部（符号１０１で示す）に固定されている。センサ軸８１と制御軸１２とは、それぞれの中心位置の誤差ないしは変位を許容し得るように、互いに直結されておらず、制御軸１２の端面の外周部にピン８４が設けられているとともに、半径方向のスリット８２を備えたベースプレート８３が上記センサ軸８１に取り付けられており、上記スリット８２に上記ピン８４が係合して、制御軸１２の回転がセンサ軸８１に伝達されている。
【００４３】
上記のような制御軸センサ１４の構成においては、センサ軸８１が制御軸１２に直結されていないため、制御軸センサ１４への振動や荷重の伝達を回避できる利点があるが、その反面、制御軸１２の軸受部のクリアランスによる半径方向の変位によって、センサ出力が誤差を含むものとなる。図６は、この出力誤差を説明するもので、吸気弁１１のリフト時に、図示せぬバルブスプリングの反力ならびにロッカアーム６やその他のリンク部材の慣性力による荷重Ｆが制御軸１２の半径方向へ作用し、この荷重Ｆによって制御軸１２が半径方向へ変位する。そのため、図示するように、ピン８４の位置が変位して、角度θとして示すようにベースプレート８３が回転し、大きなセンサ出力誤差が発生する。つまり、アナログ信号として出力されるセンサ出力自体は、吸気弁１１のリフトに伴う誤差を含むものとなる（図１２参照）。
【００４４】
図７および図８は、駆動軸２の位相を検出する駆動軸センサ１６の詳細を示している。この駆動軸センサ１６は、ホールＩＣ素子を使用した非接触型のセンサであり、シリンダヘッド１０１に固定されている。この駆動軸センサ１６に対向するように、駆動軸２の端部に、１箇所にスリット８６を形成した円形のプレート８５が取り付けられており、駆動軸センサ１６から得られる出力信号は、スリット８６以外の部分でハイに、スリット８６部分でローとなる。エンジンコントロールユニット１９は、駆動軸センサ１６の出力信号がハイからローへと変化するタイミングを検出し、そのときのクランク角度を基準クランク角度（例えば位相可変機構２１の最遅角状態を基準状態として設定される）と比較することで、クランクシャフトに対する駆動軸２の回転位相差を求めることができる。
【００４５】
次に、図９〜図１１のフローチャートおよび図１２の特性図に基づいて、上記可変動弁装置の制御の第１実施例を説明する。なお、この第１実施例は、概ね請求項１〜請求項８の発明を開示するものである。
【００４６】
図９は、運転条件に応じて制御モードを選択するための制御モード選択ルーチンであって、これは、エンジンコントロールユニット１９において、一定時間毎に繰り返し実行される。まずステップ１００で、内燃機関の運転条件としてアクセル開度ＡＰＯと機関回転速度Ｎｅとを読み込み、かつステップ１０１で、このアクセル開度ＡＰＯと機関回転速度Ｎｅとに基づいて、内燃機関がアイドル運転中であるか否かを判断する。アイドル運転中であれば、第１制御モードを選択するものとし、ステップ１０２に進んで、制御モードを示す制御モード選択フラグＦｍを０にセットする。また、非アイドル運転中であれば、第２制御モードを選択するものとし、ステップ１０６に進んで、制御モードを示す制御モード選択フラグＦｍを１にセットする。
【００４７】
アイドル運転中は、吸気弁作動角が図３で説明したように極小となっており、従って、全ての気筒の吸気弁１１がリフトしていない期間が十分に得られる。なお、全ての気筒の吸気弁１１がリフトしていない期間が存在すれば第１制御モードを選択することが可能なので、そのときの吸気弁１１の作動角が、気筒数に対応して定められる所定作動角（例えば４気筒機関の場合はクランク角度で１８０°以下）より小さいか否かを判断して、制御モードの選択を行うようにすることもでき（請求項３）、あるいは、全ての気筒の吸気弁１１がリフトしていない期間が存在し得る作動角に対応するようにアイドル運転条件よりも若干範囲の広い低回転低負荷領域を予め設定しておき、機関運転条件がこの領域内であるか否かに基づいて制御モードを選択するようにしてもよい（請求項４）。
【００４８】
ステップ１０２に続くステップ１０３では、エンジンコントロールユニット１９内のＲＡＭからクランクシャフトと駆動軸２との回転位相差ｒθを読み込む。上述した構成では、駆動軸２が１回転する間に１回しか回転位相差ｒθを検出することができないので、回転位相差ｒθの検出が行われたら、次の検出が行われるまでその値をＲＡＭに記憶しておくようにしている。なお、位相可変機構２１が最遅角状態（基準状態）となっているときの回転位相差ｒθを０とし、クランクシャフトに対する駆動軸２の位相（リフト中心角の位相）が進角するに従って回転位相差ｒθが大きくなるものとする。
【００４９】
ステップ１０４では、エンジンコントロールユニット１９内のＲＯＭから基準取り込みクランク角度ＣＡ１ｂ，ＣＡ２ｂ，ＣＡ３ｂ，ＣＡ４ｂ（４気筒機関の例）を読み込む。これらの基準取り込みクランク角度ＣＡ１ｂ〜ＣＡ４ｂは、制御軸センサ１４の出力信号の取り込みを行うクランク角度の基準値を示す値であり、位相可変機構２１が最遅角状態（基準状態）であれば、これらの基準取り込みクランク角度ＣＡ１ｂ〜ＣＡ４ｂにおいて、全気筒の吸気弁リフト量が０となる（図１２の破線参照）。なお、図１２は、アイドル運転中のように吸気弁１１のリフト量および作動角が非常に小さく制御されているときの状態を示す。
【００５０】
ステップ１０５では、上記基準取り込みクランク角度ＣＡ１ｂ〜ＣＡ４ｂとそのときの回転位相差ｒθとに基づき、実際に制御軸センサ１４の出力信号の取り込みを行うクランク角度ＣＡ１，ＣＡ２，ＣＡ３，ＣＡ４を算出する。具体的には、基準値であるＣＡ１ｂ〜ＣＡ４ｂから回転位相差ｒθを減じた値を取り込みクランク角度ＣＡ１〜ＣＡ４とする。このような修正を行うことにより、位相可変機構２１の作動状態に拘わらず、全気筒の吸気弁リフト量が０となるタイミングで制御軸センサ１４の出力信号の取り込みを行うことができる（図１２の実線参照）。ここで算出された取り込みクランク角度ＣＡ１〜ＣＡ４は、ＲＡＭに記憶され、図１０のリフト・作動角制御ルーチンＡの開始を判断する際に使用される。
【００５１】
図１０は、リフト・作動角制御第１ルーチンを示している。このルーチンは、クランク角度センサ２０により検出されたクランク角度が、ＲＡＭに記憶されている取り込みクランク角度ＣＡ１〜ＣＡ４になる毎に実行される。
【００５２】
まずステップ２００で、制御モード選択フラグＦｍが０（第１制御モード選択中）であるか否かを判断する。制御モード選択フラグＦｍが０であれば、ステップ２０１へ進み、制御軸センサ１４の出力信号を、制御軸１２の実回転角度ｒＬとして読み込む。本ルーチンは、上記の取り込みクランク角度ＣＡ１〜ＣＡ４のタイミングで実行されるので、この出力信号の読み込みが行われるときには制御軸１２に吸気弁リフトに伴う荷重が作用していないことになり、実回転角度ｒＬの検出精度が高くなる。
【００５３】
ステップ２０２では、エンジンコントロールユニット１９内のＲＡＭから制御軸１２の目標回転角度ｔＬを読み込む。この目標回転角度ｔＬは、図示しない他の制御ルーチンにおいて内燃機関の運転条件に基づいて算出される。
【００５４】
ステップ２０３では、上記の目標回転角度ｔＬと実回転角度ｒＬとに基づき、アクチュエータ１３（例えばモータ）を制御するための制御信号を生成する。具体的には、目標回転角度ｔＬと実回転角度ｒＬとの偏差および偏差の積分値に応じてフィードバック制御信号を生成する。
【００５５】
なお、制御モード選択フラグＦｍが０でない場合は、本ルーチンでは特に処理を行わずに終了する。
【００５６】
図１１は、リフト・作動角制御第２ルーチンを示している。このルーチンは、図１０の第１ルーチンとは異なり、所定時間毎に繰り返し実行される。
【００５７】
まずステップ２１０で、制御モード選択フラグＦｍが１（第２制御モード選択中）であるか否かを判断する。制御モード選択フラグＦｍが１であれば、ステップ２１１へ進み、制御軸センサ１４の出力信号を、制御軸１２の実回転角度ｒＬとして読み込む。本ルーチンでは、この出力信号の取り込みが、吸気弁１１のリフトと無関係に所定時間毎に行われるので、リフト中の荷重による影響を受けることがあり得るが、非アイドル運転中のリフト量および作動角は、アイドル運転中のリフト量および作動角よりも大きいので、検出した実回転角度ｒＬが多少の誤差を含んでいても問題は生じない。
【００５８】
ステップ２１２では、エンジンコントロールユニット１９内のＲＡＭから制御軸１２の目標回転角度ｔＬを読み込む。この目標回転角度ｔＬは、図示しない他の制御ルーチンにおいて内燃機関の運転条件に基づいて算出される。
【００５９】
ステップ２１３では、上記の目標回転角度ｔＬと実回転角度ｒＬとに基づき、アクチュエータ１３を制御するための制御信号を生成する。具体的には、目標回転角度ｔＬと実回転角度ｒＬとの偏差および偏差の積分値に応じてフィードバック制御信号を生成する。
【００６０】
なお、制御モード選択フラグＦｍが１でない場合は、本ルーチンでは特に処理を行わずに終了する。
【００６１】
このように第１実施例においては、アイドル運転中（あるいは作動角が小さな低回転低負荷領域）に、吸気弁１１のリフトの影響を受けない時期、つまり全気筒の吸気弁リフト量が０となっているときに、実回転角度ｒＬが読み込まれるので、実回転角度ｒＬの検出精度ひいてはリフト特性の制御精度を高く確保することができる。従って、前述したようにリフト・作動角が極小となって非常に高い制御精度が要求されるアイドル運転中のリフト特性が精度良く得られ、スロットル弁に依存しない吸気量制御を実現できる。
【００６２】
なお、上記実施例では、位相可変機構２１の制御状態に応じて取り込みクランク角度ＣＡ１〜ＣＡ４の修正を行っているが、アイドル運転中の位相可変機構２１の状態変化が小さい場合には、このような修正を省略することも可能である。
【００６３】
また図３で説明したように、アイドル運転中は、基本的に位相可変機構２１が大きく遅角した状態に制御されることになるので、第１制御モードが選択されるアイドル運転中に、位相可変機構２１を最遅角状態（基準状態）に固定するようにし、取り込みクランク角度ＣＡ１〜ＣＡ４の修正を省略するようにしてもよい（請求項１３）。図１３は、このような場合の位相可変機構２１の制御の概要を示すフローチャートであって、ステップ３００で、内燃機関の運転条件としてアクセル開度ＡＰＯと機関回転速度Ｎｅとを読み込み、かつステップ３０１で、このアクセル開度ＡＰＯと機関回転速度Ｎｅとに基づいて、内燃機関がアイドル運転中であるか否かを判断する。アイドル運転中であれば、ステップ３０３に進んで、位相可変機構２１を最遅角状態に固定する。また、非アイドル運転中であれば、ステップ３０４に進み、アクセル開度ＡＰＯと機関回転速度Ｎｅとに応じて位相可変機構２１を制御する。
【００６４】
次に、図１４のフローチャートおよび図１５の特性図に基づいて、上記可変動弁装置の制御の第２実施例を説明する。なお、この第２実施例は、概ね請求項９〜請求項１２の発明を開示するものである。
【００６５】
図１４に示すルーチンは、エンジンコントロールユニット１９において一定時間毎に繰り返し実行される。まずステップ４００で、内燃機関の運転条件としてアクセル開度ＡＰＯと機関回転速度Ｎｅとを読み込み、かつステップ４０１で、制御軸センサ１４の出力信号を、制御軸１２の実回転角度ｒＬとして読み込む。本ルーチンは、所定時間毎に実行されるので、この出力信号の取り込みは、吸気弁１１のリフトと無関係に行われる（図１５の読み込みタイミング参照）。ステップ４０２では、アクセル開度ＡＰＯと機関回転速度Ｎｅとに基づいて、内燃機関がアイドル運転中であるか否かを判断し、アイドル運転中であれば、第１制御モードとしてステップ４０３〜ステップ４１２の処理を実行し、非アイドル運転中であれば、第２制御モードとしてステップ４１３，４１４の処理を実行する。
【００６６】
ステップ４０３では、エンジンコントロールユニット１９内のＲＡＭから実回転角度ｒＬの前回値ｒＬｚを読み込む。この前回値ｒＬｚは、前回、アクチュエータ制御信号を生成したときの実回転角度ｒＬの値である。
【００６７】
ステップ４０４では、エンジンコントロールユニット１９内のＲＡＭから、クランクシャフトと駆動軸２との回転位相差ｒθを読み込む。
【００６８】
次のステップ４０５では、エンジンコントロールユニット１９内のＲＯＭから、基準許可範囲の情報を読み込む。この基準許可範囲は、アクチュエータ制御信号の生成を許可するクランク角度範囲の基準であり、位相可変機構２１が最遅角状態（基準状態）でリフト・作動角可変機構１が最小リフト・作動角状態にあるときに、全気筒の吸気弁リフト量が０となるクランク角度範囲である。この基準許可範囲は、図１５に破線で示した「ＯＫ」の区間である。
【００６９】
ステップ４０６では、上記の基準許可範囲と実回転角度ｒＬの前回値ｒＬｚと回転位相差ｒθとに基づいて、実際にアクチュエータ制御信号の生成を許可するクランク角度範囲を算出する。具体的には、前回値ｒＬｚが示すリフト・作動角が最小リフト・作動角よりも大きい場合は、その値に応じて実際の許可範囲を基準許可範囲よりも狭くし、また回転位相差ｒθが０より大きい場合は、その値に応じて実際の許可範囲を基準許可範囲よりも進角させる。この実際の許可範囲は、図１５に実線で示した「ＯＫ」の区間である。
【００７０】
次にステップ４０７で、クランク角度センサの出力信号から現在のクランク角度ＣＡを読み込み、ステップ４０８で、クランク角度ＣＡがステップ４０６で算出した許可範囲内か否かを判断する。
【００７１】
このステップ４０８で、クランク角度ＣＡが許可範囲内であると判断された場合は、ステップ４０９へ進み、エンジンコントロールユニット１９内のＲＡＭから制御軸１２の目標回転角度ｔＬを読み込む。そして、ステップ４１０で、目標回転角度ｔＬと実回転角度ｒＬとに基づき、アクチュエータ１３（モータ）を制御するための制御信号を生成する。最後にステップ４１１で、ステップ４０１で読み込んだ実回転角度ｒＬを、ｒＬｚとしてエンジンコントロールユニット１９内のＲＡＭに記憶し、一連の処理を終了する。
【００７２】
一方、ステップ４０８でクランク角度ＣＡが許可範囲内でないと判断された場合は、ステップ４１２へ進む。このステップ４１２では、新たなアクチュエータ制御信号の生成は行わず、直前の信号をそのまま維持する。すなわち、クランク角度ＣＡが許可範囲内でないときに読み込まれた実回転角度ｒＬ（図１５の×印を付した矢印のタイミングで読み込まれた値）は、実質的に無視され、アクチュエータ制御信号には反映しない。
【００７３】
従って、全気筒の吸気弁１１がリフトしていない期間が存在し、かつ高い制御精度が要求されるアイドル運転中に、吸気弁リフトによる誤差を排除して、高い制御精度を確保することができる。
【００７４】
またステップ４０２でアイドル運転中でないと判断された場合は、第２制御モードとして、ステップ４１３へ進み、エンジンコントロールユニット１９内のＲＡＭから制御軸１２の目標回転角度ｔＬを読み込み、かつステップ４１４で、この目標回転角度ｔＬと実回転角度ｒＬとに基づいて、アクチュエータ制御信号を生成する。
【００７５】
この第２制御モードでは、前述した実施例と同じく、リフト中の荷重による影響を受けることがあり得るが、非アイドル運転中のリフト量および作動角は、アイドル運転中のリフト量および作動角よりも大きいので、検出した実回転角度ｒＬが多少の誤差を含んでいても問題は生じない。
【００７６】
上記実施例では、実回転角度の前回値ｒＬｚに基づいて、実際の許可範囲の修正を行っている（請求項１１）ので、許可範囲の設定がより正確となる。例えば、吸気弁リフト量の可変制御によりアイドル回転速度フィードバック制御を行う場合は、同じアイドル運転中であっても吸気弁リフト量が逐次変化するため、このような修正を行うことが望ましい。但し、アイドル運転中に使用される最大リフト・作動角に合わせて基準許可範囲を設定しておき、実回転角度の前回値ｒＬｚに基づく許可範囲の修正を省略するようにすることもできる。また、第１実施例の場合と同様に、アイドル運転中の位相可変機構２１の状態変化が小さい場合や、アイドル運転中に位相可変機構２１を基準状態に固定する制御を行う場合には、回転位相差ｒθに応じた許可範囲の修正を省略することが可能である。
【００７７】
なお、図１６は、吸気弁のリフトおよびその加速度の特性の一例を示しているが、図示するように、リフトの初期および終期に所定のランプ区間が設けられている。本発明において、「吸気弁がリフトしていない」あるいは「リフト量が０」の厳密な意味は、図１６の▲１▼の範囲以外となるが、ランプ区間における微小リフトは、制御軸１２に加わる荷重による誤差の上で無視できる程度のものであるので、ランプ区間を無視した▲２▼の範囲以外を、「吸気弁がリフトしていない」あるいは「リフト量が０」と取り扱ってもよい。
【００８５】
以上、この発明の一実施例について説明したが、この発明は、特開平８−２６０９２３号公報に記載されているような形式の可変動弁装置においても同様に適用することが可能である。但し、この形式の可変動弁装置では、制御軸の回転角度に応じて作動角が変化するものの、最大リフト量は常に一定となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る可変動弁装置全体の構成を示す斜視図。
【図２】バルブリフト制御域とバルブタイミング制御域とを示す特性図。
【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】制御軸センサの一実施例を示す側面図。
【図５】図４のＡ−Ａ線に沿った断面図。
【図６】荷重による出力誤差の発生を説明する説明図。
【図７】駆動軸センサの一実施例を示す側面図。
【図８】駆動軸側に設けられるプレートの正面図。
【図９】この可変動弁装置の制御の第１実施例における制御モード選択ルーチンのフローチャート。
【図１０】リフト・作動角制御第１ルーチンを示すフローチャート。
【図１１】リフト・作動角制御第２ルーチンを示すフローチャート。
【図１２】制御軸センサの出力の一例をアイドル運転中のバルブリフト特性とともに示す特性図。
【図１３】アイドル運転中に基準状態に固定するようにした位相可変機構の制御の例を示すフローチャート。
【図１４】可変動弁装置の制御の第２実施例を示すフローチャート。
【図１５】この第２実施例における出力信号の読み込みタイミング等を示すタイミングチャート。
【図１６】バルブリフト量を０とみなす区間の説明図。
【符号の説明】
１…リフト・作動角可変機構
２…駆動軸
６…ロッカアーム
１１…吸気弁
１２…制御軸
１８…偏心カム部
１４…制御軸センサ
１６…駆動軸センサ
１９…エンジンコントロールユニット
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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