JP2001263103A

JP2001263103A - 内燃機関の可変動弁装置の制御装置

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Publication number: JP2001263103A
Application number: JP2000076933A
Authority: JP
Inventors: Akinori Suzuki; 明典鈴木
Original assignee: Unisia Jecs Corp
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 2000-03-17
Filing date: 2000-03-17
Publication date: 2001-09-26
Anticipated expiration: 2020-03-17
Also published as: JP3907370B2

Abstract

(57)【要約】【課題】作動角制御の過渡領域制御時における制御応答
性を悪化させることなしに、作動角制御の定常領域制御
時における制御信号の振動成分を低減させ、制御ハンチ
ングを防止することができる内燃機関の可変動弁装置の
制御装置の提供。【解決手段】ＰＩＤ制御手段における微分分操作量演算
手段が、前記作動角検出手段で検出された実作動角値に
対しローパスフィルタを通した実作動角値と通さない実
作動角値との加重平均値を求める加重平均値設定手段を
備えていて該加重平均値設定手段で設定された加重平均
値と前記目標作動角値との微分分操作量を求めるように
構成され、前記加重平均値設定手段が、作動角制御の過
渡領域ではローパスフィルタを通さない実作動角値が大
きくなり作動角制御の定常領域ではローパスフィルタを
通した実作動角値が大きくなるように加重平均用データ
加工変数が設定されるように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の吸・排
気弁のリフト量（制御軸の作動角）を機関運転状態に応
じて可変にできる内燃機関の可変動弁装置の制御装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、機関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
ける吸気の充填効率の向上による十分な出力を確保する
等のために、吸気・排気弁の開閉時期とバルブリフト量
を機関運転状態に応じて可変制御する可変動弁装置は従
来から種々提供されており、その一例として特開昭５５
−１３７３０５号公報等に記載されているものが知られ
ている。

【０００３】図１２に基づきその概略を説明すれば、シ
リンダヘッド１のアッパデッキの略中央近傍上方位置に
カム軸２が設けられていると共に、該カム軸２の外周に
カム２ａが一体に設けられている。また、カム軸２の側
部には制御軸３が平行に配置されており、この制御軸３
に偏心カム４を介してロッカアーム５が揺動自在に軸支
されている。

【０００４】一方、シリンダヘッド１に摺動自在に設け
られた吸気弁６の上端部には、バルブリフター７を介し
て揺動カム８が配置されている。この揺動カム８は、バ
ルブリフター７の上方にカム軸２と並行に配置された支
軸９に揺動自在に軸支され、下端のカム面８ａがバルブ
リフター７の上面に当接している。また、前記ロッカア
ーム５は、一端部５ａがカム２ａの外周面に当接してい
ると共に、他端部５ｂが揺動カム８の上端面８ｂに当接
して、カム２ａのリフトを揺動カム８及びバルブリフタ
ー７を介して吸気弁６に伝達するようになっている。そ
して、この吸気弁６は、バルブスプリング６ａにより閉
弁方向に付勢されている。

【０００５】また、前記制御軸３は、図１３に示すよう
に、ＤＣサーボモータ等の電磁アクチュエータにより、
減速ギアを介して所定角度範囲で回転駆動されて、偏心
カム４の回動位置を制御し、これによってロッカアーム
５の揺動支点を変化させるようになっている。

【０００６】そして、図１２において、偏心カム４が正
逆の所定回動位置に制御されるとロッカアーム５の揺動
支点が変化して、他端部５ｂの揺動カム８の上端面８ｂ
に対する当接位置が図中上下方向に変化し、これによっ
て揺動カム８のカム面８ａのバルブリフター７上面に対
する当接位置の変化に伴い、揺動カム８の揺動軌跡が変
化することにより、吸気弁６の開閉時期とバルブリフト
量を制御軸３の作動角の変化に伴って可変制御するよう
になっている。なお、図中の符号１０は、揺動カム８の
上端面８ｂを常時ロッカアーム５の他端部５ｂに弾接付
勢するスプリングを示す。

【０００７】また、上記のように、吸気弁６の開閉時期
及びバルブリフト量を、ロッカアーム５の揺動支点を変
化させることによって可変に制御する構成の可変動弁装
置においては、一般的に、図１３のシステム図に示すよ
うに、前記揺動支点を変化させるための制御軸３の作動
角をポテンショメータ等の作動角センサによって検出
し、この検出された実作動角信号に基づき、制御装置Ｃ
ＰＵでは、実作動角信号と目標作動角とを比較し、偏差
が零になるように、ＰＷＭ（パルスワイズモジュレーシ
ョン）出力設定手段を介してＤＣサーボモータに駆動電
流（操作量）を出力することにより、制御軸３の作動角
を目標のバルブ特性に対応する目標作動角位置に一致さ
せるようなフィードバック制御が行われるようになって
いた。そして、フィードバック制御においては、図１４
に示すように、前記目標作動角と実作動角との偏差のう
ち比例分操作量ｐを求める比例分操作量演算手段（比例
項）と積分分操作量ｉを求める積分分操作量演算手段
（積分項）と微分分操作量ｄを求める微分分操作量演算
手段（微分項）と前記比例分操作量ｐと積分分操作量ｉ
と微分分操作量ｄとを加算することによりＤＣサーボモ
ータの操作量を求める加算手段とからなるＰＩＤ制御手
段による制御が行われるのが一般的である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、内燃機
関の可変動弁装置においては、図１２に示すように、制
御軸３に偏心カム４を介してロッカアーム５が揺動自在
に軸支され、このロッカアーム５は、一端部５ａがカム
２ａのリフトを揺動カム８およびバルブリフターを介し
て吸気弁６に伝達するようになっていることから、バル
ブスプリング６ａの反力等に起因する反力トルクが、バ
ルブリフター７、揺動カム８およびロッカアーム５を介
して制御軸３に外乱として伝達され、制御軸３を振動さ
せ、これにより、作動角センサによって検出される実作
動角信号に振動成分が乗ることになる。

【０００９】従って、内燃機関の可変動弁装置における
作動角の位置制御においては、定常領域制御中のコント
ローラ入力（実作動角信号）に振動成分があると、制御
（保持）性能に関係なく微分分操作量によって制御入力
（ＤＣサーボモータ操作量としての駆動信号）が増幅さ
れ、これにより、制御ハンチングを生じさせるという問
題点がある。そこで、微分分操作量のゲインＤを落とす
ことにより、定常領域制御中における以上の問題点を解
消することが可能となるが、作動角制御の過渡領域制御
時における制御応答性を悪化させることになるという問
題点がある。

【００１０】本発明は、上述の従来の問題点に着目して
なされたもので、作動角制御の過渡領域制御時における
制御応答性を悪化させることなしに、作動角制御の定常
領域制御時における制御信号の振動成分を低減させ、こ
れにより、制御ハンチングを防止することができる内燃
機関の可変動弁装置の制御装置を提供することを目的と
するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明請求項１記載の内燃機関の可変動弁装置の
制御装置では、機関と連動する駆動軸の回転に伴って揺
動して機関弁を開閉作動させる揺動カムと、制御カムを
備えていてその作動角制御により前記揺動カムの揺動領
域を可変制御する制御軸と、該制御軸の実作動角を検出
する作動角検出手段と、前記制御軸を目標作動角に回転
駆動する電磁アクチュエータと、前記作動角検出手段で
検出された制御軸の実作動角信号に基づいて前記制御軸
を機関の運転状態等に応じた目標作動角位置に回転駆動
させるべく前記電磁アクチュエータの制御量をフィード
バック制御する制御軸作動角制御手段と、を備え、前記
制御軸作動角制御手段には、前記目標作動角と実作動角
との偏差により比例分操作量を求める比例分操作量演算
手段と積分分操作量を求める積分分操作量演算手段と前
記作動角検出手段で検出された実作動角値に対しローパ
スフィルタを通した実作動角値と通さない実作動角値と
の加重平均値を求める加重平均値設定手段を備えていて
該加重平均値設定手段で設定された加重平均値と前記目
標作動角値との偏差により微分分操作量を求めるように
構成された微分分操作量演算手段と以上の各操作量を加
算することにより前記電磁アクチュエータに入力するト
ータルの制御量を求める加算手段とからなるＰＩＤ制御
手段が含まれ、前記加重平均値設定手段が、作動角制御
の過渡領域ではローパスフィルタを通さない実作動角値
が大きくなり作動角制御の定常領域ではローパスフィル
タを通した実作動角値が大きくなるように加重平均用デ
ータ加工変数が設定されるように構成されている手段と
した。

【００１２】請求項２記載の内燃機関の可変動弁装置の
制御装置では、請求項１記載の内燃機関の可変動弁装置
の制御装置において、前記加重平均値設定手段が、目標
作動角値と実作動角値との偏差が大きい時にはローパス
フィルタを通さない実作動角値が大きくなり、偏差が小
さい時にはローパスフィルタを通した実作動角値が大き
くなるように加重平均用データ加工変数が設定されるよ
うに構成されている手段とした。

【００１３】請求項３記載の内燃機関の可変動弁装置の
制御装置では、請求項１記載の内燃機関の可変動弁装置
の制御装置において、前記加重平均値設定手段が、目標
作動角値と実作動角値との微分分操作量が大きい時には
ローパスフィルタを通した実作動角値が大きくなり、微
分分操作量が小さい時にはローパスフィルタを通さない
実作動角値が大きくなるように加重平均用データ加工変
数が設定されるように構成されている手段とした。

【００１４】

【作用】本発明の内燃機関の可変動弁装置の制御装置で
は、前記ＰＩＤ制御手段における微分分操作量演算手段
において、作動角検出手段で検出された実作動角値に対
しローパスフィルタを通した実作動角値と通さない実作
動角値との加重平均値が求められると共に、該加重平均
値と目標作動角値との偏差により微分分操作量が求めら
れる。そして、前記加重平均値を求める場合の加重平
均用データ加工変数として、作動角制御の過渡領域では
ローパスフィルタを通さない実作動角値が大きくなり、
作動角制御の定常領域ではローパスフィルタを通した実
作動角値が大きくなるような設定が行われる。従って、
作動角制御の過渡領域ではローパスフィルタを通さない
実作動角値が大きくなるため、過渡領域における制御応
答性を悪化させることがなく、また、作動角制御の定常
領域ではローパスフィルタを通した実作動角値が大きく
なるため、定常領域制御時における制御信号の振動成分
を低減させ、これにより、制御ハンチングを防止するこ
とができるようになる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。（発明の実施の形態１）図１〜図３は、本発明の実施の
形態１における内燃機関（エンジン）の可変動弁装置を
示すものであり、１気筒あたり２つ備えられる吸気弁の
可変動弁機構ＶＥＬ（以下、ＶＥＬ機構という）として
以下に説明する。但し、機関弁を吸気弁に限定するもの
ではなく、また、吸気弁の数を限定するものでないこと
は明らかである。

【００１６】図１〜図３に示す可変動弁装置は、シリン
ダヘッド１１にバルブガイド（図示省略）を介して摺動
自在に設けられた一対の吸気弁１２，１２と、シリンダ
ヘッド１１上部のカム軸受１４に回転自在に支持された
中空状のカム軸１３と、該カム軸１３に、圧入等により
固設された回転カムである２つの偏心カム１５，１５
と、前記カム軸１３の上方位置に同じカム軸受１４に回
転自在に支持された制御軸１６と、該制御軸１６に制御
カム１７を介して揺動自在に支持された一対のロッカア
ーム１８，１８と、各吸気弁１２，１２の上端部にバル
ブリフター１９，１９を介して配置された一対のそれぞ
れ独立した揺動カム２０，２０と、各吸気弁１２，１２
を閉弁方向に付勢するバルブスプリング３３，３３とを
備えている。

【００１７】また、前記偏心カム１５，１５とロッカア
ーム１８，１８とはリンクアーム２５，２５によって連
係される一方、ロッカアーム１８，１８と揺動カム２
０，２０とはリンク部材２６，２６によって連係されて
いる。前記カム軸１３は、機関前後方向（シリンダ列方
向）に沿って配置されていると共に、一端部に設けられ
た従動スプロケット（図示省略）や該従動スプロケット
に巻装されたタイミングチェーン等を介して機関のクラ
ンク軸から回転力が伝達される。

【００１８】前記カム軸受１４は、シリンダヘッド１１
の上端部に設けられてカム軸１３の上部を支持するメイ
ンブラケット１４ａと、該メインブラケット１４ａの上
端部に設けられて制御軸１６を回転自在に支持するサブ
ブラケット１４ｂとを有し、両ブラケット１４ａ，１４
ｂが一対のボルト１４ｃ，１４ｃによって上方から共締
め固定されている。

【００１９】前記両偏心カム１５は、図４にも示すよう
に、略リング状を呈し、小径なカム本体１５ａと、該カ
ム本体１５ａの外端面に一体に設けられたフランジ部１
５ｂとからなり、内部軸方向にカム軸挿通孔１５ｃが貫
通形成されていると共に、カム本体１５ａの軸心Ｘがカ
ム軸１３の軸心Ｙから径方向へ所定量だけ偏心してい
る。

【００２０】また、この各偏心カム１５は、カム軸１３
に対し前記両バルブリフター１９，１９に干渉しない両
外側にカム軸挿通孔１５ｃを介して圧入固定されている
と共に、両方のカム本体１５ａ，１５ａの外周面１５
ｄ，１５ｄが同一のカムプロフィールに形成されてい
る。

【００２１】前記各ロッカアーム１８は、図３に示すよ
うに、平面からみて略クランク状に折曲形成され、中央
に有する基部１８ａが制御カム１７に回転自在に支持さ
れている。また、各基部１８ａの各外端部に突設された
一端部１８ｂには、リンクアーム２５の先端部と連結す
るピン２１が圧入されるピン孔１８ｄが貫通形成されて
いる一方、各筒状基部１８ａの各内端部に夫々突設され
た他端部１８ｃには、各リンク部材２６の後述する一端
部２６ａと連結するピン２８が圧入されるピン孔１８ｅ
が形成されている。

【００２２】前記各制御カム１７は、夫々円筒状を呈
し、制御軸１６外周に固定されていると共に、図１に示
すように軸心Ｐ１位置が制御軸１６の軸心Ｐ２からαだ
け偏心している。

【００２３】前記揺動カム２０は、図１及び図６，図７
に示すように略横Ｕ字形状を呈し、略円環状の基端部２
２にカム軸１３が嵌挿されて回転自在に支持される支持
孔２２ａが貫通形成されていると共に、ロッカアーム１
８の他端部１８ｃ側に位置する端部２３にピン孔２３ａ
が貫通形成されている。

【００２４】また、揺動カム２０の下面には、基端部２
２側の基円面２４ａと該基円面２４ａから端部２３端縁
側に円弧状に延びるカム面２４ｂとが形成されており、
該基円面２４ａとカム面２４ｂとが、揺動カム２０の揺
動位置に応じて各バルブリフター１９の上面所定位置に
当接するようになっている。

【００２５】すなわち、図５に示すバルブリフト特性か
らみると、図１に示すように基円面２４ａの所定角度範
囲θ１がべースサークル区間になり、カム面２４ｂの前
記べースサークル区間θ１から所定角度範囲θ２がいわ
ゆるランプ区間となり、さらにカム面２４ｂのランプ区
間θ２から所定角度範囲θ３がリフト区間になるように
設定されている。

【００２６】また、前記リンクアーム２５は、比較的大
径な円環状の基部２５ａと、該基部２５ａの外周面所定
位置に突設された突出端２５ｂとを備え、基部２５ａの
中央位置には、前記偏心カム１５のカム本体１５ａの外
周面に回転自在に嵌合する嵌合穴２５ｃが形成されてい
る一方、突出端２５ｂには、前記ピン２１が回転自在に
挿通するピン孔２５ｄが貫通形成されている。なお、前
記リンクアーム２５と偏心カム１５とによって揺動駆動
手段が構成される。

【００２７】さらに、前記リンク部材２６は、図１にも
示すように所定長さの直線状に形成され、円形状の両端
部２６ａ，２６ｂには前記ロッカアーム１８の他端部１
８ｃと揺動カム２０の端部２３の各ピン孔１８ｄ，２３
ａに圧入した各ピン２８，２９の端部が回転自在に挿通
するピン挿通孔２６ｃ，２６ｄが貫通形成されている。
なお、各ピン２１，２８，２９の一端部には、リンクア
ーム２５やリンク部材２６の軸方向の移動を規制するス
ナップリング３０，３１，３２が設けられている。

【００２８】前記制御軸１６は、一端部に設けられた電
磁アクチュエータを構成するＤＣサーボモータ１０１に
よって所定回転角度範囲内で回転駆動されるようになっ
ており、図９に示すように、前記ＤＣサーボモータ１０
１は、制御手段としての制御装置ＣＰＵからの制御信号
によって制御されるようになっている。前記制御装置Ｃ
ＰＵは、クランク角センサ１０３，エアフローメータ１
０４，水温センサ１０５，機関（エンジン）回転数セン
サ１０６等の各種のセンサからの検出信号に基づいて現
在の機関運転状態を検出して、該検出された機関運転状
態に応じて目標のバルブ特性を決定し、該目標のバルブ
特性に対応する目標作動角位置に制御軸１６を駆動すべ
く、前記ＤＣサーボモータ１０１に駆動信号（駆動電
流）を出力する。

【００２９】以下、上記可変動弁装置の作用を説明すれ
ば、まず、機関の低速低負荷時には、制御装置ＣＰＵか
らの制御信号によってＤＣサーボモータ１０１が一方に
回転駆動される。この２２、制御カム１７は、軸心Ｐ１
が図６Ａ，Ｂに示すように制御軸１６の軸心Ｐ２から左
上方の回動位置に保持され、厚肉部１７ａがカム軸１３
から上方向に離間移動する。このため、ロッカアーム１
８は、全体がカム軸１３に対して上方向へ移動し、これ
により、各揺動カム２０は、リンク部材２６を介して端
部２３が強制的に若干引き上げられて全体が左方向へ回
動する。

【００３０】従って、図６Ａ，Ｂに示すように偏心カム
１５が回転してリンクアーム２５を介してロッカアーム
１８の一端部１８ｂを押し上げると、そのリフト量がリ
ンク部材２６を介して揺動カム２０及びバルブリフター
１９に伝達されるが、そのリフト量Ｌ１は図６Ｂに示す
ように比較的小さくなる。

【００３１】よって、かかる低速低負荷域では、図８の
破線で示すようにバルブリフト量が小さくなると共に、
各吸気弁１２の開時期が遅くなり（作動角が小さくな
り）、排気弁とのバルブオーバラップが小さくなる。こ
のため、燃費の向上と機関の安定した回転が得られる。

【００３２】一方、機関の高速高負荷時に移行した揚合
は、制御装置ＣＰＵからの制御信号によってＤＣサーボ
モータ１０１が反対方向に回転駆動される。従って、図
７Ａ，Ｂに示すように制御軸１６が、制御カム１７を図
６に示す位置から時計方向に回転させ、軸心Ｐ１（厚肉
部１７ａ）を下方向へ移動させる。このため、ロッカア
ーム１８は、今度は全体がカム軸１３方向（下方向）に
移動して、他端部１８ｃが揺動カム２０の上端部２３を
リンク部材２６を介して下方へ押圧して該揺動カム２０
全体を所定量だけ時計方向へ回動させる。

【００３３】従って、揺動カム２０のバルブリフター１
９上面に対する下面の当接位置が図７Ａ，Ｂに示すよう
に左方向位置に移動する。このため、図７に示すように
偏心カム１５が回転してロッカアーム１８の一端部１８
ｂをリンクアーム２５を介して押し上げると、バルブリ
フター１９に対するそのリフト量Ｌ２は図７Ｂに示すよ
うに大きくなる。

【００３４】よって、かかる高速高負荷域では、カムリ
フト特性が低速低負荷域に比較して大きくなり、図８に
実線で示すようにバルブリフト量（作動角）も大きくな
ると共に、各吸気弁１２の開時期が早く、閉時期が遅く
なる。この結果、吸気充填効率が向上し、十分な出力が
確保できる。

【００３５】ところで、上記可変動弁装置においては、
目標のバルブ特性に対応する目標作動角位置に制御軸１
６を駆動し、実際のバルブ特性を前記目標のバルブ特性
に制御するが、前記制御軸１６の駆動精度や、前記制御
軸１６の角度位置とバルブ特性との関係にばらつきがあ
ると、目標のバルブ特性に精度よく実際のバルブ特性を
制御することができなくなる。

【００３６】そこで、図９のブロック図に示すように、
前記揺動支点を変化させるための制御軸１６の作動角
（回転位置）をポテンショメータ等の作動角センサ１０
２によって検出し、この検出された作動角信号に基づ
き、制御装置ＣＰＵにおいて、検出結果としての実作動
角と目標作動角とを比較し、制御軸１６の作動角（回転
位置）を目標のバルブ特性に対応する目標作動角（回転
位置）となるようにＤＣサーボモータ１０１に対する駆
動制御信号をＰＩＤ制御に基づいてフィードバック制御
するようになっている。

【００３７】ところが、内燃機関の可変動弁装置におい
ては、従来例においても述べたように、ロッカアーム１
８，１８と揺動カム２０，２０とはリンク部材２６，２
６によって連係されていることから、図１に示すよう
に、各バルブスプリング３３，３３の反力や燃焼圧等に
起因する反力トルクが、バルブリフター１９、揺動カム
２０，２０、リンク部材２６，２６およびロッカアーム
１８，１８を介し、ＤＣサーボモータ１０１の制御軸１
６に伝達され、制御軸１６を振動させ、これにより、作
動角センサによって検出される実作動角信号に振動成分
が乗ることになる。

【００３８】従って、内燃機関の可変動弁装置における
作動角の位置制御においては、定常領域制御中の実作動
角信号入力に振動成分があると、制御（保持）性能に関
係なくＰＩＤ制御における微分項によって制御入力（Ｄ
Ｃサーボモータ制御量としての駆動信号）が増幅される
ため、従来例（図１４）で示したように一般的なＰＩＤ
制御では、制御ハンチングを生じさせるという問題点が
ある。

【００３９】そこで、この発明の実施の形態１の内燃機
関の可変動弁装置の制御装置では、図１０の制御ブロッ
ク図に示すように、ＰＩＤ制御における比例項（比例分
操作量演算手段）および微分項（積分分操作量演算手
段）は、従来通り作動角センサ１０２で検出された実作
動角を実作動角と比較することにより比例分操作量ｐお
よび積分分操作量ｉを求めるが、微分項（微分分操作量
演算手段）は、作動角センサ１０２で検出された実作動
角値に対しローパスフィルタを通した実作動角値と通さ
ない実作動角値との加重平均値が求められると共に、該
加重平均値と目標作動角値との偏差により微分分操作量
ｄを求めるように構成されている。

【００４０】そして、前記加重平均値を求める場合の加
重平均用データ加工変数の設定が、目標作動角値と実作
動角値との微分前の制御偏差が大きい時にはローパスフ
ィルタを通さない実作動角値が大きくなり偏差が小さい
時にはローパスフィルタを通した実作動角値が大きくな
るように構成されている。

【００４１】即ち、目標作動角信号と比較される実作動
角信号の偏差を、加重平均用データ加工変数にて加工
し、その加工された値ｔにリミッタ（０≦ｔ≦１）をか
け、ローパスフィルタを通した実作動角信号量にかかる
係数とローパスフィルタを通さない実作動角信号量にか
かる係数との和が常に１となるように、微分前の偏差の
大きさに応じて加重平均設定されるように構成されてい
る。

【００４２】この制御装置では、以上にように構成され
るため、作動角制御の過渡領域においては、目標作動角
値と実作動角値との微分前の制御偏差が大きいため、ロ
ーパスフィルタを通さない方の実作動角信号量にかける
係数が大きく（例えば、０．９と）なり、ローパスフィ
ルタを通した方の実作動角信号量にかける係数が小さく
（例えば、０．１と）なり、従って、作動角制御の過渡
領域においては制御応答性を高めることができる。

【００４３】また、作動角制御の定常領域においては、
目標作動角値と実作動角値との微分前の制御偏差が小さ
いため、以上とは逆に、ローパスフィルタを通した方の
実作動角信号量にかける係数が大きく（例えば、０．９
と）なり、ローパスフィルタを通さない方の実作動角信
号量にかける係数が小さく（例えば、０．１と）なるた
め、作動角制御の定常領域においては、制御信号の振動
成分を低減させ、これにより、制御ハンチングを防止す
ることができるようになる。

【００４４】以上詳細に説明してきたように、この発明
の実施の形態１の内燃機関の可変動弁装置の制御装置に
よれば、作動角制御の過渡領域制御時における制御応答
性を悪化させることなしに、作動角制御の定常領域制御
時における制御信号の振動成分を低減させ、これによ
り、制御ハンチングを防止することができるようになる
という効果が得られる。

【００４５】（発明の実施の形態２）次に、本発明の実
施の形態２の内燃機関の可変動弁装置の制御装置につい
て説明する。なお、この発明の実施の形態２の説明にあ
たっては、前記発明の実施の形態１と同様の構成部分は
その図示および説明を省略し、もしくは、同一の符号を
付けてその説明を省略し、相違点についてのみ説明す
る。

【００４６】この発明の実施の形態２の内燃機関の可変
動弁装置の制御装置は、図１１の制御ブロック図に示す
ように、ＰＩＤ制御における比例項および微分項は、従
来通り作動角センサ１０２で検出された実作動角を実作
動角と比較することにより比例分操作量ｐおよび積分分
操作量ｉを求めるが、微分項は、作動角センサ１０２で
検出された実作動角値に対しローパスフィルタを通した
実作動角値と通さない実作動角値との加重平均値が求め
られると共に、該加重平均値と目標作動角値との微分分
操作量ｄを求めるように構成されている点は前記発明の
実施の形態１と同様であるが、前記加重平均値を求める
場合の加重平均用データ加工変数の設定方法が相違した
ものである。

【００４７】即ち、前記加重平均値を求める場合の加重
平均用データ加工変数の設定において、前記発明の実施
の形態１では、目標作動角値と実作動角値との制御偏差
のうち、微分処理前の制御偏差を用いるようにしたのに
対し、この発明の実施の形態２では、制御偏差を微分処
理した値を用いるようにした点で相違したものである。
従って、この発明の実施の形態２では、加重平均値を求
める場合の加重平均用データ加工変数の設定が、微分処
理後の制御偏差が大きい時には、ローパスフィルタを通
した実作動角値が大きくなり偏差が小さい時にはローパ
スフィルタを通さない実作動角値が大きくなるように構
成されている。

【００４８】この制御装置では、以上にように構成され
るため、作動角制御の過渡領域においては、目標作動角
値と実作動角値との微分処理後の制御偏差が小さくなる
ため、ローパスフィルタを通さない方の実作動角信号量
にかける係数が大きく（例えば、０．９と）なり、ロー
パスフィルタを通した方の実作動角信号量にかける係数
が小さく（例えば、０．１と）なるため、作動角制御の
過渡領域においては制御応答性を高めることができる。

【００４９】また、作動角制御の定常領域においては、
目標作動角値と実作動角値との微分処理後の制御偏差が
大きくなるため、以上とは逆に、ローパスフィルタを通
した方の実作動角信号量にかける係数が大きく（例え
ば、０．９と）なり、ローパスフィルタを通さない方の
実作動角信号量にかける係数が小さく（例えば、０．１
と）なるため、作動角制御の定常領域においては、制御
信号の振動成分を低減させ、これにより、制御ハンチン
グを防止することができるようになる。

【００５０】従って、この発明の実施の形態２の内燃機
関の可変動弁装置の制御装置によれば、前記発明の実施
の形態１と同様の効果が得られる。

【００５１】以上、本発明の実施の形態を説明してきた
が、具体的な構成はこれら発明の実施の形態に限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲におけ
る設計変更等があっても本発明に含まれる。

【００５２】例えば、発明の実施の形態では、機関弁と
して吸気弁を例にとったが、排気弁についても適用する
ことができる。また、本発明が適用される可変動弁機構
としては、この発明の実施の形態で例示した構造のもの
に限定されるものではなく、従来例に示した構造のもの
や、その他の可変動弁機構にも全て本発明を適用するこ
とができる。

【００５３】

【発明の効果】以上詳細に説明してきたように、本発明
の内燃機関の可変動弁装置の制御装置では、上述のよう
に、ＰＩＤ制御手段における微分分操作量演算手段が、
作動角検出手段で検出された実作動角値に対しローパス
フィルタを通した実作動角値と通さない実作動角値との
加重平均値を求める加重平均値設定手段を備えていて該
加重平均値設定手段で設定された加重平均値と前記目標
作動角値との偏差により微分分操作量を求めるように構
成され、前記加重平均値設定手段が、作動角制御の過渡
領域ではローパスフィルタを通さない実作動角値が大き
くなり作動角制御の定常領域ではローパスフィルタを通
した実作動角値が大きくなるように加重平均用データ加
工変数が設定されるように構成されている手段としたこ
とで、作動角制御の過渡領域ではローパスフィルタを通
さない実作動角値が大きくなるため、過渡領域における
制御応答性を悪化させることがなく、また、作動角制御
の定常領域ではローパスフィルタを通した実作動角値が
大きくなるため、定常領域制御時における制御信号の振
動成分を低減させ、これにより、制御ハンチングを防止
することができるようになるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における内燃機関の可変
動弁装置を示す断面図（図２のＡ−Ａ線断面図）。

【図２】上記可変動弁装置の側面図。

【図３】上記可変動弁装置の平面図。

【図４】上記可変動弁装置に使用される偏心カムを示す
斜視図。

【図５】上記可変動弁装置における揺動カムの基端面と
カム面に対応したバルブリフト特性図。

【図６】上記可変動弁装置の低速低負荷時の作用を示す
断面図（図２のＢ−Ｂ線断面図）。

【図７】上記可変動弁装置の高速高負荷時の作用を示す
断面図（図２のＢ−Ｂ線断面図）。

【図８】上記可変動弁装置のバルブタイミングとバルブ
リフトの特性図。

【図９】上記可変動弁装置の作動角制御システムを示す
ブロック図。

【図１０】上記可変動弁装置における作動角制御ブロッ
ク図である。

【図１１】発明の実施の形態２の可変動弁装置における
作動角制御ブロック図である。

【図１２】従来例の可変動弁装置を示す断面図である。

【図１３】従来例の可変動弁装置における制御システム
ブロック図である。

【図１４】従来例の可変動弁装置における作動角制御ブ
ロック図である。

【符号の説明】

１２吸気弁（機関弁）１３カム軸１５偏心カム１６制御軸１７制御カム１８ロッカアーム２０揺動カム２５リンクアーム３３バルブスプリングＣＰＵ制御装置（ＰＩＤ制御手段）１０１ＤＣサーボモータ（電磁アクチュェータ）１０２作動角センサ（作動角検出手段）

フロントページの続きＦターム(参考） 3G018 AB05 AB16 BA17 BA19 BA32 CA11 DA12 DA13 DA15 DA19 EA02 EA11 EA16 EA17 EA24 EA31 EA32 EA35 FA01 FA06 FA08 GA04 3G092 AA11 BA02 DA01 DA02 DA05 DG01 EA01 EA02 EA22 EB01 EB03 EB07 EC01 FA06 FA08 GA11 HA01Z HE01Z HE04Z HE08Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】機関と連動する駆動軸の回転に伴って揺動
して機関弁を開閉作動させる揺動カムと、制御カムを備えていてその作動角制御により前記揺動カ
ムの揺動領域を可変制御する制御軸と、該制御軸の実作動角を検出する作動角検出手段と、前記制御軸を目標作動角に回転駆動する電磁アクチュエ
ータと、前記作動角検出手段で検出された制御軸の実作動角信号
に基づいて前記制御軸を機関の運転状態等に応じた目標
作動角位置に回転駆動させるべく前記電磁アクチュエー
タの制御量をフィードバック制御する制御軸作動角制御
手段と、を備え、前記制御軸作動角制御手段には、前記目標作動角と実作
動角との偏差により比例分操作量を求める比例分操作量
演算手段と積分分操作量を求める積分分操作量演算手段
と前記作動角検出手段で検出された実作動角値に対しロ
ーパスフィルタを通した実作動角値と通さない実作動角
値との加重平均値を求める加重平均値設定手段を備えて
いて該加重平均値設定手段で設定された加重平均値と前
記目標作動角値との偏差により微分分操作量を求めるよ
うに構成された微分分操作量演算手段と以上の各操作量
を加算することにより前記電磁アクチュエータに入力す
るトータルの制御量を求める加算手段とからなるＰＩＤ
制御手段が含まれ、前記加重平均値設定手段が、作動角制御の過渡領域では
ローパスフィルタを通さない実作動角値が大きくなり作
動角制御の定常領域ではローパスフィルタを通した実作
動角値が大きくなるように加重平均用データ加工変数が
設定されるように構成されていることを特徴とする内燃
機関の可変動弁装置の制御装置。
【請求項２】前記加重平均値設定手段が、目標作動角値
と実作動角値との偏差が大きい時にはローパスフィルタ
を通さない実作動角値が大きくなり、偏差が小さい時に
はローパスフィルタを通した実作動角値が大きくなるよ
うに加重平均用データ加工変数が設定されるように構成
されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関
の可変動弁装置の制御装置。
【請求項３】前記加重平均値設定手段が、目標作動角値
と実作動角値との微分分操作量が大きい時にはローパス
フィルタを通した実作動角値が大きくなり、微分分操作
量が小さい時にはローパスフィルタを通さない実作動角
値が大きくなるように加重平均用データ加工変数が設定
されるように構成されてい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の制御装置。