JP2003041977A - 可変動弁機構付内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は吸気弁の作用角を可変とする可変動
弁機構を備える内燃機関の制御装置に関し、内燃機関の
運転中に、常に精度良く吸気弁の作用角を制御すること
を目的とする。 【解決手段】 吸気弁の作用角を可変とする可変動弁機
構を設ける。作用角を変えるためのアクチュエータと、
作用角に応じた出力を発するカム位置センサとを設け
る。アクチュエータを、最大作用角を得るための一方の
変位端に駆動し（ステップ１０６）、その状態で最大側
学習値を取得する（ステップ１０８）。アクチュエータ
を、最小作用角を得るための他方の変位端に駆動し（ス
テップ１１２）、その状態で最小側学習値を取得する
（ステップ１１４）。それら２つの学習用出力に基づい
て、カム位置センサのオフセット補正およびゲイン補正
を行う。補正後のセンサの出力と、内燃機関の運転状態
とに基づいてアクチュエータを制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の制御装
置に係り、特に、吸気弁または排気弁の動作状態を可変
とする可変動弁機構を備える内燃機関の制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、内燃機関の分野においては、吸気
弁または排気弁の動作状態（作用角や位相）を可変とす
る可変動弁機構が知られている。例えば、特開平４−１
８７８０７号公報には、吸気弁のカムシャフトを軸方向
に移動させることにより、吸気弁の作用角および位相を
可変とする可変動弁機構が開示されている。

【０００３】上記従来の可変動弁機構は、カムシャフト
の移動量を検出するカム位置センサを備えている。そし
て、このカム位置センサの検出値に基づいて、所望の作
用角及び位相を実現すべく、カムシャフトの移動量を制
御する。このような機構によれば、内燃機関の運転状態
に応じた適切な状態で吸気弁を開閉させることができ、
内燃機関の出力特性を改善することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の可変動弁機構では、カム位置センサの出力特性のばら
つき、或いはその取り付け位置のばらつき、更には、温
度変化等に起因するセンサ特性の変化などの影響で、カ
ムシャフトの位置が精度良く検出できないことがあっ
た。このため、従来の可変動弁機構によっては、内燃機
関の運転中に、常に精度良く吸気弁（または排気弁）を
所望の状態で動作させることが困難であった。

【０００５】本発明は、上記のような課題を解決するた
めになされたもので、内燃機関の運転中に、常に精度良
く吸気弁または排気弁を所望の状態で動作させることの
できる可動動弁機構付内燃機関の制御装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
吸気弁または排気弁の動作状態を可変とする可変動弁機
構を備える内燃機関の制御装置であって、前記動作状態
に応じた出力を発するセンサと、前記動作状態を変える
ためのアクチュエータであり、少なくとも２つの基準位
置においてそれぞれ既知の動作状態を実現するアクチュ
エータと、前記少なくとも２つの基準位置に対応して前
記センサから発せられる少なくとも２つの学習用出力を
検出する学習用出力検出手段と、前記少なくとも２つの
学習用出力に基づいて、前記センサのオフセット補正お
よびゲイン補正を行う補正手段と、前記補正手段により
補正された後のセンサの出力と、内燃機関の運転状態と
に基づいて前記アクチュエータを制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする。

【０００７】請求項２記載の発明は、請求項１記載の可
変動弁機構付内燃機関の制御装置であって、前記制御手
段は、内燃機関の始動後、２つの学習用出力が検出され
るまで、センサの出力と内燃機関の運転状態とに基づく
前記アクチュエータの制御を禁止し、２つの学習用出力
が検出された後にその制御を開始することを特徴とす
る。

【０００８】請求項３記載の発明は、請求項２記載の可
変動弁機構付内燃機関の制御装置であって、前記少なく
とも２つの基準位置は、内燃機関のアイドル時に前記ア
クチュエータが実現すべき最小側変位端位置と、前記最
小側変位端位置の対局に位置する最大側変位端位置とを
含み、内燃機関の始動後、前記アクチュエータの可動条
件の成立を判定する可動条件判定手段と、前記可動条件
の成立後、アイドル以外の運転が初めて要求された際
に、前記アクチュエータを前記最大側変位端位置に制御
する最大側制御手段と、前記可動条件の成立後、アイド
ル運転が初めて要求された際に、前記アクチュエータを
最小側変位端位置に制御する最小側制御手段と、を備
え、前記学習用出力検出手段は、前記アクチュエータが
前記最大側変位端位置に制御されている間に前記センサ
から発せられる出力を第１の学習用出力として検出する
第１検出手段と、前記アクチュエータが前記最小側変位
端位置に制御されている間に前記センサから発せられる
出力を第２の学習用出力として検出する第２検出手段と
を含むことを特徴とする。

【０００９】請求項４記載の発明は、請求項２記載の可
変動弁機構付内燃機関の制御装置であって、前記少なく
とも２つの基準位置は、内燃機関のアイドル時に前記ア
クチュエータが実現すべき最小側変位端位置と、前記最
小側変位端位置の対局に位置する最大側変位端位置とを
含み、内燃機関の始動後、前記アクチュエータの可動条
件の成立を判定する可動条件判定手段と、内燃機関の始
動後、前記可動条件が成立するまでの間、前記アクチュ
エータを前記最大側変位端位置に維持するアクチュエー
タ維持手段と、前記可動条件の成立後、アイドル運転が
初めて要求された際に、前記アクチュエータを最小側変
位端位置に制御する最小側制御手段と、を備え、前記学
習用出力検出手段は、前記可動条件の成立直後に前記最
大側変位端位置に対応して前記センサから発せられる出
力を第１の学習用出力として検出する第１検出手段と、
前記アクチュエータが前記最小側変位端位置に制御され
ている間に前記センサから発せられる出力を第２の学習
用出力として検出する第２検出手段とを含むことを特徴
とする。

【００１０】請求項５記載の発明は、請求項１乃至４の
何れか１項記載の可変動弁機構付内燃機関の制御装置で
あって、前記学習用出力検出手段は、内燃機関の運転中
に、所定の学習条件が成立する毎に、前記学習用出力の
更新を行うことを特徴とする。

【００１１】請求項６記載の発明は、請求項５記載の可
変動弁機構付内燃機関の制御装置であって、前記所定の
学習条件の成立時に、前記アクチュエータを強制的に所
定の基準位置まで動作させる強制駆動手段を備えること
を特徴とする。

【００１２】請求項７記載の発明は、吸気弁または排気
弁の動作状態を可変とする可変動弁機構を備える内燃機
関の制御装置であって、前記動作状態に応じた出力を発
するセンサと、前記動作状態を変えるためのアクチュエ
ータであり、少なくとも１つの基準位置において既知の
動作状態を実現するアクチュエータと、前記少なくとも
１つの基準位置に対応して前記センサから発せられる学
習用出力を検出する学習用出力検出手段と、前記学習用
出力に基づいて前記センサの出力補正を行う補正手段
と、前記補正手段により補正された後のセンサの出力
と、内燃機関の運転状態とに基づいて前記アクチュエー
タを制御する制御手段とを備え、前記学習用出力検出手
段は、内燃機関の運転中に、所定の学習条件が成立する
毎に、前記学習用出力の更新を行い、更に、前記所定の
学習条件の成立時に、前記アクチュエータを強制的に所
定の基準位置まで動作させる強制駆動手段を備えること
を特徴とする。

【００１３】請求項８記載の発明は、請求項６または７
記載の可変動弁機構付内燃機関の制御装置であって、吸
気弁及び排気弁の動作状態が固定された状態で内燃機関
の出力を可変とする出力可変機構と、前記強制駆動手段
により前記アクチュエータが強制的に駆動される際に、
その駆動に伴う内燃機関の出力変化が相殺されるように
前記出力可変機構を制御する出力制御手段と、を備える
ことを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
実施の形態について説明する。尚、各図において共通す
る要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略す
る。

【００１５】実施の形態１．図１は、本発明の実施の形
態１の構成を説明するための概念図である。図１に示す
構成は内燃機関１０を備えている。内燃機関１０は、吸
気弁１２および排気弁１４を備えている。吸気弁１２
は、その駆動機構として、吸気弁１２の動作状態を可変
とする可変動弁機構１６を備えている。可変動弁機構１
６は、具体的には、吸気弁１２の作用角（開弁期間）、
およびクランク角に対する吸気弁１２の開弁位相を可変
とする機構である。

【００１６】内燃機関１０の吸気ポート１８には、サー
ジタンク２０が連通している。また、サージタンク２０
には、更に、吸気通路２２が連通している。吸気通路２
２の内部には、電子制御スロットル２４が配置されてい
る。また、サージタンク２０の内部には吸気管内圧セン
サ２６が挿入されている。電子制御スロットル２４およ
び吸気管内圧センサ２６は、共にＥＣＵ(Electronic Co
ntrol Unit)３０に接続されている。

【００１７】ＥＣＵ３０は、内燃機関１０の運転状態を
制御する電子制御ユニットである。ＥＣＵ３０には、電
子制御スロットル２４や吸気管内圧センサ２６に加え
て、可変動弁機構１６に含まれるアクチュエータ４４や
カム位置センサ３２（何れも後述）が接続されている。
更に、ＥＣＵ３０には、ブレーキペダルが踏み込まれる
ことによりＯＮとなるブレーキセンサ３４、イグニッシ
ョンキーの操作に連動してＯＮとなるＩＧスイッチ３
６、エンジン回転数に応じた出力を発するＮＥセンサ３
８、アクセルペダルが開放されることによりＯＮとなる
アイドルスイッチ４０などが接続されている。

【００１８】図２は、可変動弁機構１６の構成の一例を
説明するための概念図である。図２に示す例において、
可変動弁機構１６は、カムシャフト４２の一端に配置さ
れたアクチュエータ４４を備えている。アクチュエータ
４４は、ＥＣＵ３０により制御されるオイルコントロー
ルバルブ（ＯＣＶ）４６を備えており、ＯＣＶ４６によ
って油圧室４８，５０の一方に選択的にオイルを供給す
ることで、カムシャフト４２をその軸方向に移動させる
ことができる。

【００１９】カムシャフト４２には、内燃機関の個々の
気筒に対応する複数の３次元カム５２が固定されてい
る。３次元カム５２は、カムシャフト４２の軸方向の位
置に応じてノーズの高さ、およびノーズのピーク点の位
相が連続的に変化するように構成されている。より具体
的には、３次元カム５２は、カムシャフト４２が図２に
おける右側変位端位置に移動した場合に最もノーズの高
い位置で吸気弁１２を駆動し、カムシャフト４２が図２
における左側変位端位置に移動した場合に最もノーズの
低い位置で吸気弁１２を駆動し、かつ、カムシャフト４
２の軸方向位置に関わらず、吸気弁１２の開弁タイミン
グが常に一定となるように形成されている。

【００２０】このため、可変動弁機構１６によれば、ア
クチュエータ４４を駆動することにより、図３中に符号
を付して表す通り、吸気弁１２の開弁時期を変えるこ
となく、吸気弁１２の開弁期間およびリフト量を適当に
変化させることができる。以下、カムシャフト４２を上
述した右側変位端位置とするアクチュエータ４４の位置
（本実施形態では最大作用角を実現する位置）を「最大
側変位端位置」と称し、また、カムシャフト４２を上述
した左側変位端位置とするアクチュエータ４４の位置
（本実施形態では最小作用角を実現する位置）を「最小
側変位端位置」と称す。

【００２１】本実施形態において、可変動弁機構１６に
は、更に、クランク角度に対してカムシャフト４２を進
角側および遅角側に回転させる回転アクチュエータ（図
示せず）が組み込まれている。このため、可変動弁機構
１６によれば、図３中に符号を付して示す通り、吸気
弁の作用角とは無関係に、吸気弁１２のリフト量とクラ
ンク角度との関係を適当に変化させることができる。

【００２２】図２に示す構成において、カムシャフト４
２の端部には、カム位置センサ３２が配置されている。
図４は、カム位置センサ３２の拡大図を示す。図４に示
すように、カム位置センサ３２は、先端に磁性体５４を
備えたコア５６と、コア５６を取り囲むコイル５８とを
備えている。これらのコア５６およびコイル５８は、作
動トランス式の非接触ストロークセンサを構成してい
る。また、コア５６は、カムシャフト４２の端部に固定
されている（図２参照）。従って、カム位置センサ３２
は、カムシャフト４２の軸方向の位置に応じた出力を発
する。

【００２３】図５は、カム位置センサ３２のストローク
と出力との関係を示す。また、図６は、カム位置センサ
３２のストローク、すなわち、カムシャフト４２の軸方
向のストロークと３次元カム５２の作用角との関係を示
す。これらの図に示すように、カム位置センサ３２とス
トロークとの関係、およびストロークと作用角との関係
は、それぞれ一義的に決定されている。従って、ＥＣＵ
３０は、カム位置センサ３２の出力に基づいて、３次元
カム５２の作用角を検出することができる。

【００２４】図７は、本実施形態において、ＥＣＵ３０
が行う吸気弁制御の内容を説明するための図を示す。図
７中に−の符号を付して示す線は、吸気弁１２が実
現すべき作用角の等角線である。ここで、これらの等角
線−は、その番号が大きいほど大きな作用角を表し
ている。

【００２５】ＥＣＵ３０には、図７に示す関係、すなわ
ち、吸気弁１２に与えるべき作用角の等角線と、内燃機
関の運転状態（エンジン回転数ＮＥおよび要求トルク）
との関係が予めマップとして記憶されている。そして、
ＥＣＵ３０は、そのマップに基づいて、エンジン回転数
と要求トルクとに応じた作用角の目標値を決定する。そ
の結果、本実施形態のシステムでは、エンジン回転数が
低く要求トルクの小さい低負荷運転時には作用角の目標
値が小さな値に設定され、一方、エンジン回転数が高く
要求トルクの大きい高負荷運転時には作用角の目標値が
大きな値に設定される。

【００２６】ＥＣＵ３０は、上記の如く作用角の目標値
を決定した後、その目標値が実現されるようにアクチュ
エータ４４を駆動する。より具体的には、ＥＣＵ３０
は、カム位置センサ３２により検出されるストローク
が、目標の作用角に対応する値となるようにアクチュエ
ータ４４を駆動する。従って、本実施形態のシステムに
おいて、吸気弁１２の作用角を精度良く目標値に制御す
るためには、カム位置センサ３２の出力が、精度良く吸
気弁１２の作用角と対応していることが必要である。

【００２７】ところで、カム位置センサ３２の出力は、
センサの個体差や取り付け位置のばらつきなどに起因し
て、本来出力すべき基準の出力に対して、高出力側或い
は低出力側にシフトすることがある（図８参照）。ま
た、カム位置センサ３２の出力ゲインは、センサの個体
差やセンサの温度変化などに起因して、本来実現すべき
基準のゲインに比して、大きく或いは小さくなることが
ある（図９参照）。

【００２８】このため、内燃機関１０の運転中、常に精
度良く吸気弁１２の作用角を所望の角度に制御するため
には、上述したシフトやゲインずれの影響をカム位置セ
ンサ３２の出力から除去することが必要である。以下、
図１０を参照して、本実施形態のシステムが、上記の機
能を実現するために実行する処理の内容について説明す
る。

【００２９】図１０は、本実施形態においてＥＣＵ３０
が、カム位置センサ３２の出力特性を学習するために実
行する学習ルーチンのフローチャートである。尚、図１
０に示すルーチンは、所定時間（例えば８msec）毎に繰
り返し起動されるルーチンである。

【００３０】図１０に示すルーチンでは、先ず、可変動
弁機構１６の可動条件が成立したかが判別される（ステ
ップ１００）。本実施形態では、可変動弁機構１６が油
圧により駆動されるため、駆動の安定性を確保する観点
より、油温が３０℃を超えていることが上記の可動条件
とされている。このため、本ステップ１００では、油温
＞３０℃の条件が成立することにより、上記可動条件が
成立したと判別される。

【００３１】上記ステップ１００において、未だ可変動
弁機構１６の可動条件が成立していないと判別された場
合は、以後、固定作用角運転が行われる（ステップ１０
２）。固定作用角運転とは、吸気弁１２の作用角を所定
の値に固定した状態で内燃機関１０を動作させるモード
での運転である。本実施形態において、固定作用角運転
は、具体的には、図２に示すアクチュエータ４４を最大
側変位端位置に固定した状態で行われる。従って、内燃
機関１０は、可変動弁機構１６の可動条件が成立するま
で、吸気弁１２の作用角が最大とされた状態で運転され
る。

【００３２】図１０に示すルーチン中、上記ステップ１
００において、可変動弁機構１６の可動条件が成立する
と判別されると、次に、その成立が、ＩＧスイッチのＯ
Ｎ後初めて判定されたものであるかが判別される（ステ
ップ１０４）。

【００３３】その結果、可動条件の成立判定が、ＩＧス
イッチのＯＮ後初めてなされたものであると判別された
場合は、吸気弁１２の作用角を最大とするため、アクチ
ュエータ４４が最大側変位端位置に駆動される（ステッ
プ１０６）。上述の如く、本実施形態では、可動条件が
成立するまでの間、アクチュエータ４４は最大変位端位
置に固定されている。従って、アクチュエータ４４の位
置は、本ステップ１０６の処理が実行されても実質的に
は変化しない。このため、内燃機関１０の出力は、本ス
テップ１０６の実行前後で何ら変動しない。つまり、上
述した一連の処理によれば、内燃機関１０の出力を変化
させることなく、アクチュエータ４４が最大側変位端位
置に制御された状態を作り出すことができる。

【００３４】アクチュエータ４４が最大側変位端位置に
制御された後、図１０に示すルーチンでは、その位置に
対応するセンサ出力（カム位置センサ３２の出力）が学
習される（ステップ１０８）。

【００３５】次に、アクチュエータ４４の位置を最大側
変位端位置から最小側変位端位置に切り替えるための条
件が成立しているかが判別される（ステップ１１０）。
最小側変位端位置は、吸気弁１２の作用角を最も小さく
する位置である。この最小の作用角は、図７に示すよう
に、内燃機関１０の負荷が十分に小さい場合に用いるべ
き作用角である。このため、本ステップ１１０では、内
燃機関１０に対してアイドル運転が要求されている場合
に、より具体的には、アイドルスイッチがＯＦＦ（アク
セルペダルが開放）されており、かつ、ブレーキペダル
が踏み込まれている場合に、上記の切り替え条件が成立
すると判断される。

【００３６】図１０に示すルーチンでは、上記の切り替
え条件が成立するまで、繰り返しステップ１１０の処理
が実行される。そして、ステップ１１０でその切り替え
条件が成立すると判別されると、次に、吸気弁１２の作
用角を最小とするため、アクチュエータ４４が最小側変
位端位置に駆動される（ステップ１１２）。

【００３７】上述の如く、本実施形態では、アイドル運
転が要求されている状況下でステップ１１２の処理が実
行される。つまり、吸気弁１２の作用角が本来最小とな
る状況下で、その作用角を最小とする処理が行われる。
このため、上述した一連の処理によれば、内燃機関１０
の出力につき、運転者に違和感を与えることなく、アク
チュエータ４４が最小側変位端位置に制御された状態を
作り出すことができる。

【００３８】アクチュエータ４４が最小側変位端位置に
制御された後、図１０に示すルーチンでは、その位置に
対応するセンサ出力（カム位置センサ３２の出力）が学
習される（ステップ１１４）。

【００３９】以上説明した一連の処理によれば、可変動
弁機構１６の可動条件が成立した後、内燃機関１０の出
力に関して運転者に違和感を与えることなく、最大側変
位端位置に対応するカム位置センサ３２の出力と、最小
側変位端位置に対応するカム位置センサ３２の出力とを
学習することができる。以下、前者を「最大側学習
値」、後者を「最小側学習値」と称す。

【００４０】最大側変位端位置は、吸気弁１２の作用角
を最大にするという既知の状態を作り出す位置、すなわ
ち、アクチュエータ４４における基準位置の一つであ
る。そして、ステップ１０８で学習される最大側学習値
は、その基準位置に対応するカム位置センサ３２の出力
である。

【００４１】同様に、最小側変位端位置は、吸気弁１２
の作用角を最小にするという既知の状態を作り出す位
置、すなわち、アクチュエータ４４における二つ目の基
準位置である。そして、ステップ１１４で学習される最
小側学習値は、その二つ目の基準位置に対応するカム位
置センサ３２の出力である。

【００４２】本実施形態において、ＥＣＵ３０には、図
８中または図９中に太線で示すような特性、すなわち、
カム位置センサ３２の基準出力の特性が記憶されてい
る。この特性によれば、アクチュエータ４４が最大側変
位端位置とされた際にカム位置センサ３２から発せられ
るべき出力の基準値（以下、「最大側基準値」と称
す）、および、アクチュエータ４４が最小側変位端位置
とされた際にカム位置センサ３２から発せられるべき出
力の基準値（以下、「最小側基準値」と称す）を知るこ
とができる。

【００４３】最大側基準値および最小側基準値が判る
と、それらと最大側学習値および最小側学習値とを比較
することにより、カム位置センサ３２の出力のシフト
量、およびゲインのずれ量を検知することができる。従
って、本実施形態のシステムによれば、可変動弁機構１
６の可動条件が成立した後に、その時点でカム位置セン
サ３２の出力に重畳しているシフト量およびゲインのず
れ量を精度良く検知することができる。

【００４４】図１０に示すルーチン中、上記ステップ１
０４において、可動条件の成立が、ＩＧスイッチのＯＮ
後初めて判定されたのではないと判別された場合は、以
後、可変作用角運転が行われる（ステップ１１６）。可
変作用角運転とは、吸気弁１２の作用角を内燃機関１０
の運転状態に応じて適宜変更するモードでの運転であ
る。本実施形態において、可変作用角運転は、具体的に
は、エンジン回転数ＮＥおよび内燃機関１０の発するト
ルクに基づいて、吸気弁１２の作用角が図７に示すマッ
プに適合した値となるようにアクチュエータ４４を制御
することで実現される。尚、可変作用角運転の実行中に
おけるアクチュエータ４４の制御方法は、後に図１１を
参照して詳細に説明する。

【００４５】図１０に示すルーチンでは、上記ステップ
１１６の処理に次いで、吸気弁１２の作用角を最小とす
ることが要求されているか、より具体的には、内燃機関
１０がアイドル状態であるかが判別される（ステップ１
１８）。

【００４６】その結果、内燃機関１０がアイドル状態で
はないと判別された場合は、以後、何ら処理が行われる
ことなく今回のルーチンが終了される。一方、内燃機関
１０がアイドル状態であると判別された場合は、所定の
キャリブレーション条件が成立しているか否かが判別さ
れる（ステップ１２０）。

【００４７】カム位置センサ３２の出力特性（シフト
量、ゲインずれ）は、内燃機関１０の運転が継続中に、
温度変化などに起因して変化することがある。従って、
カム位置センサ３２によるカム位置検出精度を高く維持
するためには、内燃機関１０の運転中に、適当なタイミ
ングで上記の最大側学習値および最小側学習値を更新す
ることが有効である。

【００４８】本実施形態のシステムでは、内燃機関１０
がアイドル状態である場合にそれらの学習値を更新する
こととしている。上記のキャリブレーション条件は、特
に最大側学習値を更新すべきタイミングにおいて成立す
るように定められた条件である。従って、上記ステップ
１２０において、キャリブレーション条件が成立してい
ないと判別された場合は、以後、最小側学習値の更新処
理が行われ、一方、キャリブレーション条件が成立して
いると判別された場合は、その後最大側学習値の更新処
理が行われる。

【００４９】本実施形態では、例えば、最後に最大側学
習値が更新された時点からの経過時間が所定時間に達し
たこと、その時点からの走行距離が所定距離に達したこ
と、或いは、その時点からの積算吸入空気量が所定量に
達したこと、などをキャリブレーション条件として用い
ることができる。このようなキャリブレーション条件に
よれば、最大側学習値および最小側学習値の双方を適当
な間隔で適宜更新することが可能である。

【００５０】図１０に示すルーチン中、上記ステップ１
２０でキャリブレーション条件が成立していないと判別
されると、具体的には、次に、アクチュエータ４４が最
小側変位端位置に制御される（ステップ１２２）。

【００５１】次に、その状態でカム位置センサ３２から
発せられる出力に基づいて最小側学習値が更新される
（ステップ１２４）。

【００５２】上記ステップ１２２の処理により実現され
る最小側変位端位置は、内燃機関１０のアイドル運転中
に、アクチュエータ４４が本来実現すべき位置である。
従って、上述した一連の処理によれば、内燃機関１０の
運転中に、その出力に何ら不自然な変動を生じさせるこ
となくアクチュエータ４４を最小側変位端位置（基準位
置）に制御し、運転者に何ら違和感を与えることなく最
小側学習値を更新することができる。

【００５３】図１０に示すルーチン中、ステップ１２０
でキャリブレーション条件が成立すると判別された場合
は、次に、アクチュエータ４４が最大側変位端位置に制
御されると共に（ステップ１２６）、電子制御スロット
ル２４が所定の開度に閉弁される（ステップ１２８）。

【００５４】次いで、その状態でカム位置センサ３２か
ら発せられる出力に基づいて最大側学習値が更新される
（ステップ１３０）。

【００５５】本実施形態のシステムでは、通常、電子制
御スロットル２４を十分に大きく開弁させることによ
り、吸気管圧力ＰＭを大気圧に近い圧力としている。そ
の上で、吸気弁１２の作用角（開弁期間）を適切に制御
することにより吸入空気量を制御している。このような
制御は、内燃機関１０のポンピング損失を抑制して、そ
の燃費特性を改善するうえで有効である。

【００５６】上記ステップ１２６の処理によれば、アク
チュエータ４４が最大側変位端位置に制御されることに
より、吸気弁１２の作用角が最大に制御される。電子制
御スロットル２４が大きく開弁されたままの状態でこの
制御が行われると、吸入空気量が増加し、その結果、内
燃機関１０の出力が急増する。上記ステップ１２８で
は、このような内燃機関１０の出力変化を抑制するた
め、吸気弁１２の作用角の増加に伴う吸入空気量の増加
が生じないように、所定の開度に電子制御スロットル２
４が閉弁される。このため、上述したステップ１２６−
１３０の処理によれば、内燃機関１０のアイドル運転中
に、その出力を大きく変化させることなく、最大側学習
値を更新することができる。

【００５７】以上説明した通り、図１０に示すルーチン
によれば、内燃機関１０の運転中に、その出力に関して
運転者に違和感を与えることなく、最大側学習値と最小
側学習値の双方を、適当な間隔で更新することができ
る。このため、本実施形態のシステムによれば、温度変
化等に起因してカム位置センサ３２の特性が変化して
も、最大側学習値および最小側学習値を適正にその変化
に追従させることができる。

【００５８】次に、図１１を参照して、可変作用角運転
を実現するためにＥＣＵ３０が実行する処理の主要部に
ついて、より具体的には、最大学習値および最小学習値
を利用してアクチュエータ４４を駆動するために実行す
る一連の処理について説明する。

【００５９】図１１に示すルーチンの過程で、ＥＣＵ３
０は、カム位置センサ３２の出力を検出する（ステップ
２００）。この時点で検出される出力は、センサ取り付
け位置などのばらつきに起因するシフトや、温度変化な
どに起因するゲインずれが重畳されたものである。

【００６０】次に、上記図１０に示すルーチンにより学
習された最大側学習値および最小側学習値が読み込まれ
る（ステップ２０２）。

【００６１】次いで、ステップ２００で検出したセンサ
出力と、ステップ２０２で読み込んだ最大側学習値およ
び最小側学習値とに基づいて、カム位置が演算される
（ステップ２０４）。

【００６２】上記ステップ２０４では、具体的には、先
ず、最大側学習値および最小側学習値に基づいてカム位
置センサ３２の出力ゲイン、すなわち、ストロークの変
化に対する出力変化の傾きが求められる。次に、その傾
きを、ＥＣＵ３０に記憶されている基準出力の傾きに合
わせるための補正係数が求められる。次いで、最大側学
習値と最大側基準値との差、或いは最小側学習値と最小
側基準値との差に基づいてカム出力センサ３２の出力に
重畳されているシフト量が検出される。補正係数とシフ
ト量とが求まると、次に、それらの値に基づいて、出力
シフトおよびゲインずれの影響が相殺されるようにカム
位置センサ３２の出力が補正される。その結果、カム位
置センサ３２が基準の出力特性を示す場合に出力される
べき出力が補正出力として求められる。そして、このよ
うにして求められた補正出力と、ＥＣＵ３０に予め記憶
されている基準出力のマップとに基づいてカム位置（ス
トローク）が演算される（図８、図９参照）。

【００６３】図１１に示すルーチンでは、次に、上記ス
テップ２０４で演算されたカム位置が、目標のカム位置
に近づくようにアクチュエータ４４が駆動される（ステ
ップ２０６）。

【００６４】可変作用角運転の実行中は、所定の時間毎
に上述した一連の処理が繰り返し実行される。また、上
記ステップ２０２で読み込まれる学習値は、図１０に示
すルーチンにより、内燃機関１０が始動された後、適当
な間隔で適宜更新される。このため、本実施形態のシス
テムによれば、カム位置センサ３２の取り付け位置のば
らつきや、温度変化に起因するゲインずれなどの発生に
関わらず、可変作用角運転の実行中、常に精度良く吸気
弁１２の作用角を所望の角度に制御し続けることができ
る。

【００６５】ところで、上述した実施の形態１では、カ
ム位置センサ３２が作動トランス型のセンサに限定され
ているが、本発明はこれに限定されるものではない。カ
ム位置センサ３２は、例えば、ポテンショメータのよう
な接触式のストロークセンサであってもよい。また、カ
ムシャフト４２を駆動するアクチュエータが、モータや
減速機などの回転機を含む場合には、その回転機の回転
角度を検出する角度センサによりカム位置センサを構成
してもよい。

【００６６】また、上述した実施の形態１では、図１０
に示すルーチン中、ステップ１０２において、可変動弁
機構１６の可動条件が成立するまでは吸気弁１２の作用
角が最大とされているが、本発明はこれに限定されるも
のではない。すなわち、可変動弁機構１６の可動条件が
成立する以前に吸気弁１２に付与される作用角は、その
ような運転状況下で最も一般的に用いられることが予想
される一般的角度であってもよい。

【００６７】また、上記の一般的角度が用いられる場合
は、可動条件成立直後に、吸気弁１２の作用角を、その
一般的角度から最大作用角に変化させる必要が生ずる。
この場合、上記ステップ１０６の処理と共に、上記ステ
ップ１２８と同様の処理、すなわち、電子制御スロット
ル２４を適当に閉弁させる処理を実行し、内燃機関１０
の出力変化の抑制を図ってもよい。

【００６８】また、上述した実施の形態１では、カム位
置センサ３２がストローク変化に対してリニアな出力変
化を示すことから、最小側変位端位置と最大側変位端位
置の２カ所のみで学習値を取得することとしているが、
学習値を取得する位置の数はこれに限定されるものでは
ない。すなわち、作用角を変化させるアクチュエータ
が、最大側変位端位置および最小側変位端位置の他に、
既知の運転状態を作り出し得る基準位置を有する構造で
ある場合は、３カ所以上の基準位置で学習値を取得する
こととしてもよい。

【００６９】また、上述した実施の形態１では、可変動
弁機構１６が吸気弁１２の作用角を変化させる機構とし
て用いられているが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、可変動弁機構１６は、排気弁１４の作用角を変
化させるための機構として用いてもよい。

【００７０】また、上述した実施の形態１では、吸気弁
１２の作用角（厳密にはカム位置）を検出するセンサの
シフト量およびゲインずれを補正の対象としているが、
補正の対象はそのようなセンサの出力に限定されるもの
ではない。すなわち、本発明は、吸気弁１２や排気弁１
４の位相やリフト量を検出するセンサのシフト量および
ゲインずれを補正の対象としてもよい。

【００７１】また、上述した実施の形態１では、可変動
弁機構１６の可動条件が成立した後、先ず、最大側学習
値を学習し（ステップ１０６，１０８）、その後、アイ
ドル運転が要求された時点で最小側学習値を学習するこ
ととしている（ステップ１１０−１１４）。しかし、上
記の可動条件の成立直後に最大側学習値と最小側学習値
を取得する手法はこれに限定されるものではない。例え
ば、可変動弁機構１６の可動条件が成立した時点で内燃
機関１０がアイドル運転中であれば、その時点で先ず最
小側学習値を取得し、次いで、アイドル運転を脱するの
を待って最大側学習値を取得することとし、一方、上記
可動条件の成立時点で内燃機関１０がアイドル運転中で
ない場合は、その時点で先ず最大側学習値を取得し、次
いで、アイドル運転となるのを待って最小側学習値を取
得することとしてもよい。このような手法によっても、
内燃機関１０の出力に大きな変化を生じさせることな
く、最大側学習値および最小側学習値の双方を取得する
ことができる。

【００７２】また、上述した実施の形態１では、アクチ
ュエータ４４を強制的に所望の基準位置（最大側変位端
位置）に駆動し、かつ、電子制御スロットル２４を制御
する技術（ステップ１２６，１２８参照）を、２つ以上
の学習値を学習する技術と組み合わせて用いているが、
本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、前
者の技術は、学習値を一つだけ学習して、その学習値に
基づいてセンサ出力のシフト量だけを補正する技術と組
み合わせて用いることとしてもよい。

【００７３】また、上述した実施の形態１では、アクチ
ュエータ４４を強制的に所望の基準位置（最大側変位端
位置）に駆動する際に、電子制御スロットル２４を閉弁
することで内燃機関１０の出力変動を抑制しているが、
その出力変動を抑制する手法はこれに限定されるもので
はない。例えば、点火時期を変更することにより、或い
は、燃料噴射量を変更することにより、アクチュエータ
４４の強制駆動に伴う出力変化を抑制することとしても
よい。

【００７４】尚、上述した実施の形態１においては、吸
気弁１２の作用角（すなわちカム位置）が前記請求項１
記載の「動作状態」に、カム位置センサ３２が前記請求
項１記載の「センサ」に、最大側変位端および最小側変
位端が前記請求項１記載の「少なくとも２つの基準位
置」に、それぞれ相当している。また、ＥＣＵ３０が、
上記ステップ１０８，１１４，１２４，１３０の処理を
実行することにより前記請求項１記載の「学習用出力検
出手段」が、上記ステップ２０４の処理を実行すること
により前記請求項１記載の「補正手段」が、上記ステッ
プ２０６の処理を実行することにより前記請求項１記載
の「制御手段」が、それぞれ実現されている。

【００７５】また、上述した実施の形態１においては、
ＥＣＵ３０が、上記ステップ１００−１１６の処理を実
行することにより前記請求項２記載の「制御手段」が実
現されている。

【００７６】また、上述した実施の形態１においては、
ＥＣＵ３０が、上記ステップ１００の処理を実行するこ
とにより前記請求項３記載の「可動条件判定手段」が、
上記ステップ１１０および１１２の処理を実行すること
により前記請求項３記載の「最小側制御手段」が、上記
ステップ１０８の処理を実行することにより前記請求項
３記載の「第１検出手段」が、上記ステップ１１４の処
理を実行することにより前記請求項３記載の「第２検出
手段」が、それぞれ実現されている。そして、ＥＣＵ３
０に、可動条件の成立後、アイドル以外の運転が初めて
要求された際に上記ステップ１０６の処理を実行させる
ことにより前記請求項３記載の「最大側制御手段」を実
現することができる。

【００７７】また、上述した実施の形態１においては、
ＥＣＵ３０が、上記ステップ１００の処理を実行するこ
とにより前記請求項４記載の「可動条件判定手段」が、
上記ステップ１００および１０２の処理を実行すること
により前記請求項４記載の「アクチュエータ維持手段」
が、上記ステップ１１０および１１２の処理を実行する
ことにより前記請求項４記載の「最小側制御手段」が、
上記ステップ１０８の処理を実行することにより前記請
求項４記載の「第１検出手段」が、上記ステップ１１４
の処理を実行することにより前記請求項４記載の「第２
検出手段」が、それぞれ実現されている。

【００７８】また、上述した実施の形態１においては、
ＥＣＵ３０が、上記ステップ１１８、１２４および１３
０の処理を実行することにより前記請求項５記載の「学
習用出力検出手段」が実現されている。

【００７９】また、上述した実施の形態１においては、
ＥＣＵ３０が、上記ステップ１２６の処理を実行するこ
とにより前記請求項６記載の「強制駆動手段」が実現さ
れている。

【００８０】また、上述した実施の形態１においては、
吸気弁１２の作用角（すなわちカム位置）が前記請求項
７記載の「動作状態」に、カム位置センサ３２が前記請
求項７記載の「センサ」に、最大側変位端が前記請求項
７記載の「少なくとも１つの基準位置」に、それぞれ相
当している。また、ＥＣＵ３０が、上記ステップ１１
８，１２０および１３０の処理を実行することにより前
記請求項７記載の「学習用出力検出手段」が、上記ステ
ップ１２６の処理を実行することにより前記請求項７記
載の「強制駆動手段」がそれぞれ実現されている。そし
て、ＥＣＵ３０に、上記ステップ１３０で取得した最大
学習値に基づいてセンサ出力からシフト量を相殺させる
ことにより前記請求項７記載の「補正手段」を実現する
ことができ、その結果得られた補正後の出力に基づいて
アクチュエータ４４を制御させることにより前記請求項
７記載の「制御手段」を実現することができる。

【００８１】また、上述した実施の形態１においては、
電子制御スロットル２４が前記請求項８記載の「出力可
変機構」に相当していると共に、ＥＣＵ３０が上記ステ
ップ１２８の処理を実行することにより前記請求項８記
載の「出力制御手段」が実現されている。

【００８２】

【発明の効果】この発明は以上説明したように構成され
ているので、以下に示すような効果を奏する。請求項１
記載の発明によれば、既知の動作状態を実現する少なく
とも２つの基準位置に対応するセンサ出力を学習用出力
として検出することができる。これらの学習用出力によ
れば、センサ出力のオフセット量、およびゲインのずれ
量を検知して、それらを補正することができる。本発明
によれば、このようにして補正されたセンサ出力に基づ
いて吸気弁または排気弁の動作状態を適正に制御するこ
とができる。

【００８３】請求項２記載の発明によれば、内燃機関が
始動された後、センサ出力に関する学習が終わるまで
は、内燃機関の運転状態に基づく吸気弁または排気弁の
動作状態の制御が禁止される。このため、本発明によれ
ば、吸気弁または排気弁がセンサ出力のばらつき等に起
因して不適切な状態に制御されるのを防止することがで
きる。

【００８４】請求項３記載の発明によれば、内燃機関の
始動後、アクチュエータの可動条件が成立した後に、最
大側変位端位置に対応する第１の学習用出力と、最小側
変位端位置に対応する第２の学習用出力とが検知され
る。最大側変位端位置および最小側変位端位置は、アク
チュエータの機構により、吸気弁または排気弁の動作状
態が特定される位置である。従って、本発明によれば、
学習用出力として利用し得る出力を容易かつ確実に取得
することができる。また、本発明において、最小端変位
端位置に対応する学習はアイドル運転時に行われる。そ
して、最小端変位端位置の対局に位置する最大側変位端
位置に対応する学習はアイドル以外の運転時に行われ
る。このため、本発明によれば、学習の実行に伴う内燃
機関の出力変化を必要最小限に抑えることができる。

【００８５】請求項４記載の発明によれば、可動条件の
成立前はアクチュエータが最大側変位端位置に固定さ
れ、可動条件の成立後、速やかにその最大側変位端位置
に対応する学習が行われる。このため、本発明によれ
ば、可動条件の成立前後に内燃機関の出力変動を生じさ
せることなく、最大側変位端位置に対応する学習を実行
することができる。

【００８６】請求項５記載の発明によれば、内燃機関の
運転中に繰り返し学習用出力を更新することができる。
このため、本発明によれば、温度変化等に起因するセン
サ出力の変動に追従して、補正後のセンサ出力を常に適
正な値に維持することができる。

【００８７】請求項６または７記載の発明によれば、強
制的にアクチュエータを駆動することで、強制的に学習
用出力を得ることができる。

【００８８】請求項８記載の発明によれば、アクチュエ
ータが強制的に駆動される一方で、その駆動に伴う内燃
機関の出力変化が相殺されるように出力可変機構を制御
することができる。このため、本発明によれば、内燃機
関の出力変化を伴わずに、強制的に学習用出力を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１のシステムの概要を説
明するための図である。

【図２】 図１に示す内燃機関が備える可変動弁機構の
構成を説明するための図である。

【図３】 図２に示す可変同弁機構の機能を説明するた
めの図である。

【図４】 図２に示す可変動弁機構が備えるカム位置セ
ンサの構成を拡大して表した図である。

【図５】 図４に示すカム位置センサの出力特性を表す
図である。

【図６】 図２に示す可変動弁機構により実現されるス
トロークと吸気弁作用角との関係を示す図である。

【図７】 実施の形態１のシステムにおいて実現すべき
吸気弁の作用角をエンジン回転数およびエンジントルク
との関係で表した図である。

【図８】 カム位置センサの出力に重畳するシフトの影
響を説明するための図である。

【図９】 カム位置センサの出力に重畳するゲインずれ
の影響を説明するための図である。

【図１０】 実施の形態１のシステムにおいてカム位置
センサの出力特性を学習するために実行されるルーチン
のフローチャートである。

【図１１】 実施の形態１のシステムにおいて吸気弁の
作用角を制御するために実行される一連の処理の内容を
表すフローチャートである。

【符号の説明】

１０ 内燃機関 １２ 吸気弁 １４ 排気弁 １６ 可変動弁機構 ２４ 電子制御スロットル ３０ ＥＣＵ(Electronic Control Unit) ３２ カム位置センサ ４２ カムシャフト ４４ アクチュエータ ５２ ３次元カム

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 41/08 ３１０ Ｆ０２Ｄ 41/08 ３１０ ３２０ ３２０ 41/16 41/16 Ｐ 45/00 ３４０ 45/00 ３４０Ｄ Ｆターム(参考） 3G018 AB02 AB07 AB17 BA03 BA34 CA19 DA03 DA48 DA66 EA12 EA21 EA31 EA32 EA35 FA01 FA06 FA07 GA00 GA02 GA04 3G065 AA04 CA00 CA02 DA04 EA03 EA07 EA10 FA05 GA00 GA01 GA10 GA29 GA46 JA04 JA09 JA11 KA02 3G084 BA05 BA23 CA03 CA04 DA04 DA11 DA21 DA23 DA30 EB11 EB17 EB19 EB20 FA00 FA06 FA11 FA33 FA36 3G092 AA11 DA01 DA03 DA04 EA01 EA02 EA03 EA04 EA09 EA22 EC02 EC03 EC05 FA06 FA12 FA42 FA48 FA49 GA01 GA04 HE00X HE00Z HE01Z HE08Z HF08Z HF10Z HF19Z HF25Z HF26Z 3G301 HA19 JA13 JA17 JA20 KA01 KA07 LA01 LA07 NC02 ND02 ND05 ND21 ND25 ND26 ND30 NE11 NE12 NE17 NE19 PA07Z PA11Z PE00A PE00Z PE08Z PE10A PE10Z PF03Z PF05Z PF16Z

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸気弁または排気弁の動作状態を可変と
   する可変動弁機構を備える内燃機関の制御装置であっ
   て、 前記動作状態に応じた出力を発するセンサと、 前記動作状態を変えるためのアクチュエータであり、少
   なくとも２つの基準位置においてそれぞれ既知の動作状
   態を実現するアクチュエータと、 前記少なくとも２つの基準位置に対応して前記センサか
   ら発せられる少なくとも２つの学習用出力を検出する学
   習用出力検出手段と、 前記少なくとも２つの学習用出力に基づいて、前記セン
   サのオフセット補正およびゲイン補正を行う補正手段
   と、 前記補正手段により補正された後のセンサの出力と、内
   燃機関の運転状態とに基づいて前記アクチュエータを制
   御する制御手段と、 を備えることを特徴とする可変動弁機構付内燃機関の制
   御装置。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、内燃機関の始動後、２
   つの学習用出力が検出されるまで、センサの出力と内燃
   機関の運転状態とに基づく前記アクチュエータの制御を
   禁止し、２つの学習用出力が検出された後にその制御を
   開始することを特徴とする請求項１記載の可変動弁機構
   付内燃機関の制御装置。
3. 【請求項３】 前記少なくとも２つの基準位置は、内燃
   機関のアイドル時に前記アクチュエータが実現すべき最
   小側変位端位置と、前記最小側変位端位置の対局に位置
   する最大側変位端位置とを含み、 内燃機関の始動後、前記アクチュエータの可動条件の成
   立を判定する可動条件判定手段と、 前記可動条件の成立後、アイドル以外の運転が初めて要
   求された際に、前記アクチュエータを前記最大側変位端
   位置に制御する最大側制御手段と、 前記可動条件の成立後、アイドル運転が初めて要求され
   た際に、前記アクチュエータを最小側変位端位置に制御
   する最小側制御手段と、を備え、 前記学習用出力検出手段は、前記アクチュエータが前記
   最大側変位端位置に制御されている間に前記センサから
   発せられる出力を第１の学習用出力として検出する第１
   検出手段と、前記アクチュエータが前記最小側変位端位
   置に制御されている間に前記センサから発せられる出力
   を第２の学習用出力として検出する第２検出手段とを含
   むことを特徴とする請求項２記載の可変動弁機構付内燃
   機関の制御装置。
4. 【請求項４】 前記少なくとも２つの基準位置は、内燃
   機関のアイドル時に前記アクチュエータが実現すべき最
   小側変位端位置と、前記最小側変位端位置の対局に位置
   する最大側変位端位置とを含み、 内燃機関の始動後、前記アクチュエータの可動条件の成
   立を判定する可動条件判定手段と、 内燃機関の始動後、前記可動条件が成立するまでの間、
   前記アクチュエータを前記最大側変位端位置に維持する
   アクチュエータ維持手段と、 前記可動条件の成立後、アイドル運転が初めて要求され
   た際に、前記アクチュエータを最小側変位端位置に制御
   する最小側制御手段と、を備え、 前記学習用出力検出手段は、前記可動条件の成立直後に
   前記最大側変位端位置に対応して前記センサから発せら
   れる出力を第１の学習用出力として検出する第１検出手
   段と、前記アクチュエータが前記最小側変位端位置に制
   御されている間に前記センサから発せられる出力を第２
   の学習用出力として検出する第２検出手段とを含むこと
   を特徴とする請求項２記載の可変動弁機構付内燃機関の
   制御装置。
5. 【請求項５】 前記学習用出力検出手段は、内燃機関の
   運転中に、所定の学習条件が成立する毎に、前記学習用
   出力の更新を行うことを特徴とする請求項１乃至４の何
   れか１項記載の可変動弁機構付内燃機関の制御装置。
6. 【請求項６】 前記所定の学習条件の成立時に、前記ア
   クチュエータを強制的に所定の基準位置まで動作させる
   強制駆動手段を備えることを特徴とする請求項５記載の
   可変動弁機構付内燃機関の制御装置。
7. 【請求項７】 吸気弁または排気弁の動作状態を可変と
   する可変動弁機構を備える内燃機関の制御装置であっ
   て、 前記動作状態に応じた出力を発するセンサと、 前記動作状態を変えるためのアクチュエータであり、少
   なくとも１つの基準位置において既知の動作状態を実現
   するアクチュエータと、 前記少なくとも１つの基準位置に対応して前記センサか
   ら発せられる学習用出力を検出する学習用出力検出手段
   と、 前記学習用出力に基づいて前記センサの出力補正を行う
   補正手段と、 前記補正手段により補正された後のセンサの出力と、内
   燃機関の運転状態とに基づいて前記アクチュエータを制
   御する制御手段とを備え、 前記学習用出力検出手段は、内燃機関の運転中に、所定
   の学習条件が成立する毎に、前記学習用出力の更新を行
   い、更に、 前記所定の学習条件の成立時に、前記アクチュエータを
   強制的に所定の基準位置まで動作させる強制駆動手段を
   備えることを特徴とする可変動弁機構付内燃機関の制御
   装置。
8. 【請求項８】 吸気弁及び排気弁の動作状態が固定され
   た状態で内燃機関の出力を可変とする出力可変機構と、 前記強制駆動手段により前記アクチュエータが強制的に
   駆動される際に、その駆動に伴う内燃機関の出力変化が
   相殺されるように前記出力可変機構を制御する出力制御
   手段と、 を備えることを特徴とする請求項６または７記載の可変
   動弁機構付内燃機関の制御装置。