JP2004116404A

JP2004116404A - 可変動弁機構の制御装置

Info

Publication number: JP2004116404A
Application number: JP2002281309A
Authority: JP
Inventors: Masanobu Kanamaru; 金丸　昌宣; Naohide Fuwa; 不破　直秀; Rei Eiraku; 永楽　玲; Takeo Kinoshita; 木下　剛生; Masafumi Hakariya; 秤谷　雅史; Takahiro Yamanashi; 山梨　貴弘
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-09-26
Filing date: 2002-09-26
Publication date: 2004-04-15

Abstract

【課題】開閉弁特性変更時の応答速度を常に目標応答速度にすることができる可変動弁機構の制御装置を提供する。
【解決手段】内燃機関の吸気弁の開閉弁特性を変更するための電動アクチュエータ２６を具備し、電動アクチュエータに対する制御ゲインを大きくすると電動アクチュエータの応答速度が大きくなる可変動弁機構の制御装置において、基準となる制御ゲインを用いたときの上記電動アクチュエータの実際の応答速度を検出するための応答速度検出手段を具備し、該応答速度検出手段によって検出された実際の応答速度と目標応答速度とに基づいて実際の応答速度が目標応答速度となるように上記基準となる制御ゲインを変更するようにした。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の可変動弁系制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、例えば内燃機関の吸気弁の開閉弁特性（開弁時期、開弁期間、開弁量等）を変更可能な可変動弁機構の制御装置が知られている。このような制御装置は、例えば作動油圧を制御することによって、吸気弁の開閉弁特性が内燃機関の運転状態に応じて設定される目標開閉弁特性になるようにしている。こうした制御装置では、吸気弁の開閉弁特性を目標開閉弁特性にするときの応答速度が非常に遅くなると、内燃機関の運転に影響を及ぼしてしまう。
【０００３】
そこで、従来の可変動弁機構の制御装置では、吸気弁の開閉弁特性変更時における実際の応答速度を検出し、検出した実際の応答速度に基づいて応答速度を目標応答速度になるように変更するようにしているものもある（例えば、特許文献１参照）。こうすることで、上記公報に記載の制御装置では、応答速度が非常に遅くなったり非常に速くなったりしてしまうのが防止される。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２３６８３１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記公報に記載の制御装置では、吸気弁の開閉弁特性を変更するのに油圧アクチュエータを利用している。ところが、油圧アクチュエータを利用した場合、例えば油温に応じて作動油の粘度が変化する。この油温は機関運転中に頻繁に変動している。一方、作動油の粘度が変化すると、制御装置による開閉弁特性変更時の応答速度が変動してしまう。作動油の油温が頻繁に変動することにより制御装置による開閉弁特性変更時の応答速度は頻繁に変動するため、上記公報に記載の制御装置による制御を行ったとしても実際の応答速度を目標応答速度に保つことは困難である。
【０００６】
したがって、本発明の目的は開閉弁特性変更時の応答速度を常に目標応答速度にすることができる可変動弁機構の制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、第１の発明では、内燃機関の吸気弁および排気弁の少なくとも一方の開閉弁特性を変更するための電動アクチュエータを具備し、上記電動アクチュエータに対する制御ゲインを大きくすると電動アクチュエータの応答速度が大きく変化する可変動弁機構の制御装置において、基準となる制御ゲインを用いたときの上記電動アクチュエータの実際の応答速度を検出するための応答速度検出手段を具備し、該応答速度検出手段によって検出された実際の応答速度と目標応答速度とに基づいて実際の応答速度が目標応答速度となるように上記基準となる制御ゲインを変更するようにした。
【０００８】
第１の発明によれば、吸気弁または排気弁の開閉弁特性を変更するのに電動アクチュエータが用いられている。電動アクチュエータは油圧アクチュエータと異なり、油温の変化等によって電動アクチュエータの応答速度、すなわち開閉弁特性変更に対する応答速度が頻繁に変化してしまうことがない。さらに、実際の応答速度が目標応答速度となるように基準となる制御ゲインを変更することで、例え僅かに開閉弁特性変更に対する応答速度が変化しても、変化した応答速度を目標応答速度へと変更することができる。なお、弁の開閉弁特性とは、例えば開弁時期、開弁期間、開弁量、作用角、位相角を意味する。
【０００９】
第２の発明では、第１の発明において、変更後の制御ゲインが基準となる制御ゲインとされる。
【００１０】
第３の発明では、第１または第２の発明において、上記電動アクチュエータの応答速度はバッテリの電圧に応じて変化し、内燃機関の停止中にバッテリの電圧が大きく変化した場合には内燃機関始動直後における制御ゲインの変化量の上限値を通常時に設定される制御ゲインの変化量の上限値よりも大きく設定するようにした。
第３の発明によれば、内燃機関の停止中にバッテリの電圧が大きく変化した場合において開閉弁特性変更に対する応答速度が目標応答速度と大きく異なる場合には、上記応答速度を迅速に目標応答速度にすることができる。なお、内燃機関の停止中にバッテリの電圧が大きく変化する場合とは、例えばバッテリを交換した場合、バッテリが充電された場合等を意味する。
【００１１】
第４の発明では、第１〜第３のいずれか一つの発明において、内燃機関の運転状態を最適にするために吸気弁および排気弁の少なくともいずれか一方の開閉弁特性を変化させるとき以外のときに該開閉弁特性を変化させるように電動アクチュエータに対して指令を出力する指令出力手段を具備し、該指令出力手段の出力に応じて電動アクチュエータが作動したときに電動アクチュエータの実際の応答速度を検出する。
電動アクチュエータの応答速度、すなわち開閉弁特性変更に対する応答速度の検出は、吸気弁または排気弁の開閉弁特性を変更するときに行われる。第４の発明によれば、内燃機関の運転状態を最適にするために吸気弁および排気弁の少なくともいずれか一方の開閉弁特性を変化させるとき以外のときにも吸気弁および排気弁の少なくともいずれか一方の開閉弁特性が変更せしめられるため、開閉弁特性変更に対する応答特性を検出する頻度を増加させることができる。
【００１２】
第５の発明では、第４の発明において、上記指令出力手段は内燃機関に燃料が供給されていないときに作動する。
第５の発明によれば、指令出力手段によって開閉弁特性が変更されても、内燃機関の運転状態には影響を及ぼさない。なお、内燃機関に燃料が供給されていないときとは、例えば内燃機関の運転中に内燃機関に燃料が供給されないとき、および内燃機関が停止しているときを意味する。
【００１３】
第６の発明では、第１〜第５のいずれか一つの発明において、上記制御ゲインの値が予め定められた上限値以上となった場合には、上記吸気弁および排気弁の少なくとも一方の開閉弁特性を内燃機関の出力が大きくなるような開閉弁特性にするようにした。
第７の発明では、第１〜第６のいずれか一つの発明において、上記制御ゲインが判定値以上となった場合には電動アクチュエータの性能が低下していると判断するようにした。
【００１４】
第８の発明では、第７の発明において、上記判定値はバッテリの電圧に応じて変化する。
第９の発明では、第８または第９の発明において、上記判定値は内燃機関の油温に応じて変化する。
【００１５】
第１０の発明では、内燃機関の吸気弁および排気弁の少なくとも一方の開閉弁特性を目標開閉弁特性にするように作動する油圧アクチュエータを具備し、上記油圧アクチュエータに対する制御ゲインを大きくすると油圧アクチュエータの応答速度が大きく変化し、基準となる制御ゲインを用いたときの上記油圧アクチュエータの実際の応答速度を検出するための応答速度検出手段を具備し、該応答速度検出手段によって検出された実際の応答速度と目標応答速度とに基づいて実際の応答速度が目標応答速度となるように上記基準となる制御ゲインを変更するようにした可変動弁機構の制御装置において、内燃機関の運転状態を最適にするために吸気弁および排気弁の少なくともいずれか一方の開閉弁特性を変化させるとき以外のときに吸気弁および排気弁の少なくともいずれか一方の開閉弁特性が変化するように油圧アクチュエータに対して指令を出力する指令出力手段を具備し、該指令出力手段の出力に応じて油圧アクチュエータが作動したときに油圧アクチュエータの実際の応答速度を検出する。
第１０の発明によれば、第４の発明と同様に、油圧アクチュエータの応答速度、すなわち開閉弁特性変更に対する応答速度を検出する頻度が増加する。
【００１６】
第１１の発明では、第１０の発明において、上記指令出力手段は内燃機関に燃料が供給されていないときに作動する。
第１２の発明では、第１０または第１１の発明において、上記制御ゲインの値が予め定められた上限値以上となった場合には、上記吸気弁および排気弁の少なくとも一方の開閉弁特性を内燃機関の出力が大きくなるような開閉弁特性にするようにした。
【００１７】
第１３の発明では、第１０〜第１２のいずれか一つの発明において、上記制御ゲインが判定値以上となった場合には油圧アクチュエータの性能が低下していると判断するようにした。
第１４の発明では、第１３の発明において、上記判定値は内燃機関の油温に応じて変化する。
第１５の発明では、第１〜第１４の発明において、上記開閉弁特性は作用角である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の可変動弁機構の制御装置が搭載された火花点火式内燃機関の断面図である。なお、本発明において用いられる可変動弁機構の制御装置は筒内噴射型の火花点火式内燃機関や圧縮自着火式のディーゼル内燃機関にも搭載可能である。
【００１９】
図１を参照すると、機関本体１はシリンダブロック２と、このシリンダブロック２内で往復動するピストン３と、シリンダブロック２上に取付けられたシリンダヘッド４とを具備する。シリンダブロック２には複数の気筒５が形成され、各気筒５内にはシリンダブロック２、ピストン３、シリンダヘッド４によって画成される燃焼室６が形成される。
【００２０】
各燃焼室６はシリンダヘッド４内に形成された吸気ポート７および排気ポート８に通じている。燃焼室６と吸気ポート７との間には吸気弁９が配置され、吸気弁９は燃焼室６と吸気ポート７との間の流路を開閉している。一方、燃焼室６と排気ポート８との間に排気弁１０が配置され、排気弁１０は燃焼室６と排気ポート８との間の流路を開閉している。吸気弁９は、後述する作用角変更機構１１とロッカーアーム１２とを介して吸気カム１３によってリフトされ、排気弁１０はロッカーアーム１４を介して排気カム１５によってリフトされる。吸気カム１３は吸気カムシャフト１６に取付けられ、一方、排気カム１５は排気カムシャフト１７に取付けられる。なお、本実施形態では、作用角変更機構１１が吸気弁９側のみに設けられているが、排気弁１０側に設けられてもよいし、吸気弁９側および排気弁１０側の両方に設けられてもよい。
【００２１】
次に、図２および図３を参照して、本発明の可変動弁機構の一つである作用角変更機構１１について説明する。作用角変更機構１１は、吸気弁９の開閉弁特性の一つである作用角を変更させることができる。なお、図２は作用角変更機構１１の斜視図を示し、図３は可変動弁機構の制御装置の図である。また、作用角変更機構１１は特開２００１−２６３０１５号公報に記載された仲介駆動機構と同様な機構を有し、以下では簡単に説明する。図２に示した作用角変更機構１１は内燃機関の一つの気筒５に対応する。作用角変更機構１１は円筒形の入力部２１と、この入力部２１の軸線方向において入力部２１の一方の側に配置される円筒形の第一揺動カム２２と、入力部２１の軸線方向において入力部２１の上記一方の側とは反対側に配置される円筒形の第二揺動カム２３とを具備する。これら入力部２１、揺動カム２２、２３はその軸線を中心として軸線方向に延びる円筒状の貫通孔を有し、この貫通孔を支持パイプ２４が貫通する。入力部２１、揺動カム２２、２３はそれぞれ支持パイプ２４によって支持され、且つそれぞれ支持パイプ２４を中心に回動することができる。支持パイプ２４はシリンダブロック４に固定される。また、支持パイプ２４はその軸線を中心として軸線方向に延びる円筒状の貫通孔を有し、この貫通孔を制御シャフト２５が貫通する。制御シャフト２５は支持パイプ２４の貫通孔内で、支持パイプ２４の軸線方向に摺動可能である。
【００２２】
入力部２１の外周面からは入力部２１の径方向に向かってアーム２１ａ、２１ｂが延び、これらアーム２１ａ、２１ｂの先端の間にローラ２１ｃが配置される。ローラ２１ｃは、図１に示したように吸気カム１３のカム面１３ａに当接し、これにより入力部２１はカム面１３ａの形状に応じて支持パイプ２４周りで回動する。一方、揺動カム２２、２３の外周面からは揺動カム２２、２３の径方向に向かってノーズ２２ａ、２３ａが延び、これらノーズ２２ａ、２３ａはロッカーアーム１２に当接可能である。
【００２３】
さらに、入力部２１および揺動カム２１、２２と制御シャフト２５との間には制御機構（図示せず）が収容されている。この制御機構は、制御シャフト２５を支持パイプ２４に対して相対的に移動させると、入力部２１と揺動カム２２、２３とを互いに反対方向に回動させる。特に、本実施形態では、制御シャフト２５を支持パイプ２４に対して方向Ｄ_１に移動させると、入力部２１のローラ２１ｃと揺動カム２２、２３のノーズ２２ａ、２３ａとの間の相対角度が大きくなるように入力部２１と揺動カム２２、２３とが回動し、制御シャフト２５を支持パイプ２４に対して上記方向Ｄ_１とは反対向きの方向Ｄ_２に移動させると、入力部２１のローラ２１ｃと揺動カム２２、２３のノーズ２２ａ、２３ａとの間の相対角度が小さくなるように入力部２１と揺動カム２２、２３とが回動する。ローラ２１ｃとノーズ２２ａ、２３ａとの相対角度が大きくなると、ローラ２１ｃとノーズ２２ａ、２３ａとの間隔が長くなり、逆にローラ２１ｃとノーズ２２ａ、２３ａとの相対角度が小さくなるとローラ２１ｃとノーズ２２ａ、２３ａとの間隔が短くなる。
【００２４】
一方、図１からわかるように、吸気弁９が吸気カム１３によってリフトされる量はローラ２１ｃとノーズ２２ａ、２３ａとの間隔によって変わる。すなわち、ローラ２１ｃとノーズ２２ａ、２３ａとの間隔が長くなると、ローラ２１ｃが吸気カム１３のカム山部１３ｂと当接するときに、ノーズ２２ａ、２３ａが吸気弁９をリフトする期間が長くなると共にリフトする量が多くなる。逆に、ローラ２１ｃとノーズ２２ａ、２３ａとの間隔が短くなると、ローラ２１ｃが吸気カム１３のカム山部１３ｂと当接するときに、ノーズ２２ａ、２３ａが吸気弁９をリフトする期間が短くなると共にリフトする量も少なくなる。すなわち、ローラ２１ｃとノーズ２２ａ、２３ａとの間隔が長くなると、吸気弁９の作用角が大きくなると同時に吸気弁９のリフト量も大きくなり、一方、ローラ２１ｃとノーズ２２ａ、２３ａとの間隔が短くなると、吸気弁９の作用角が小さくなると同時に吸気弁９のリフト量も小さくなる。なお、以下では作用角のみを例にとって説明する。
【００２５】
したがって、作用角変更機構１１では、制御シャフト２５を第一方向Ｄ_１に移動させると、吸気弁９の作用角が大きくなり、制御シャフト２５を第二方向Ｄ_２に移動させると吸気弁９の作用角が小さくなる。
【００２６】
また、図３に示したように、制御シャフト２５の一方の端部には電動アクチュエータ２６が連結されている。この電動アクチュエータ２６は電子制御ユニット（ＥＣＵ）２７に接続されている。電子制御ユニット２７は、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）、入力ポート、出力ポートを相互に双方向性バスで接続した公知の構成のマイクロコンピュータとして構成される。制御シャフト２５の他方の端部近傍には、制御シャフト２５の軸線方向の位置を検出するための位置センサ２８が配置される。この位置センサ２８により制御シャフト２５の位置および制御シャフト２５の移動速度を検出することができる。
【００２７】
電動アクチュエータ２６は電子制御ユニット２７からの制御パルス信号を入力し、この制御パルス信号に応じてバッテリ２９への接続がオンとオフの間で切り替えられ、これに応じて制御シャフト２５を移動させる。例えば、電子制御ユニット２７からの制御パルス信号がオンになると、電動アクチュエータ２６にバッテリ２９から電力が供給され、電動アクチュエータ２６は制御シャフト２５を図２の方向Ｄ_２に移動させ、ローラ２１ｃとノーズ２２ａ、２３ａとの間隔を短くさせる。また、電子制御ユニット２７からの制御パルス信号がオフになると、電動アクチュエータ２６へのバッテリ２９からの電力の供給が遮断され、電動アクチュエータ２６は制御シャフト２５を図２の方向Ｄ_１に移動させ、ローラ２１ｃとノーズ２２ａ、２３ａとの間隔を長くさせる。電子制御ユニット２７は、上記制御パルス信号のオン・オフデューティ比（信号がオンになっている時間とオフになっている時間との合計に占める信号オン時間の割合。以下、デューティ比と称す）を変化させることによりローラ２１ｃとノーズ２２ａ、２３ａとの間隔を変化させる。
【００２８】
次に、吸気弁９の作用角を目標作用角にする場合の制御について説明する。本実施形態の制御装置では上述したように、吸気弁９の作用角と制御シャフト２５の位置とは相関関係がり、吸気弁９の作用角を目標作用角にするためには、制御シャフト２５の位置を上記目標作用角に対応する目標位置にすればよい。この場合、吸気弁９の実際の作用角と目標作用角との差は制御シャフト２５の実際の位置と目標位置との距離に対応する。
【００２９】
吸気弁９の作用角を目標作用角にする場合、すなわち制御シャフト２５の位置を目標位置にする場合には、まず、位置センサ２８によって制御シャフト２５の位置が検出され、検出された制御シャフト２５の位置が電子制御ユニット２７に送信される。そして、電子制御ユニット２７において位置センサ２８によって検出された制御シャフト２５の実際の位置と目標位置との間の距離が求められる。次いで、求められた距離に基づいて電動アクチュエータ２６を作動させるための基本値が算出される。この基本値は、例えば検出された距離に係数を乗算したものである。なお、この基本値は、検出された距離だけでなく、検出された距離を時間で微分した値や、検出された距離を時間で積分した値を利用して算出されてもよい。
【００３０】
このようにして算出された基本値に電子制御ユニット２７に保存されている制御ゲインを乗算して制御値が算出され、この制御値に基づいて電動アクチュエータ２６が作動される。通常、この制御値の絶対値が大きいほど電動アクチュエータ２６は制御シャフト２５を単位時間当たりに大きく移動させ、この制御値の絶対値が小さいほど電動アクチュエータ２６は制御シャフト２５を単位時間当たりに小さく移動させる。すなわち、算出された基本値の絶対値および制御ゲインが大きいほど電動アクチュエータ２６による単位時間当たりの制御シャフト２５の移動量が大きくなり、算出された基本値の絶対値および制御ゲインが小さいほど電動アクチュエータ２６による単位時間当たりの制御シャフト２５の移動量が小さくなる。このような操作を繰り返すことによって、吸気弁９の作用角が目標作用角に到達せしめられる。
【００３１】
ところで、上述したような操作を繰り返すことによって、吸気弁９の作用角は最終的には目標作用角に到達するが、吸気弁９の作用角が目標作用角に到達するのが遅いと、内燃機関の運転状態を最適に維持することができなくなってしまう。例えば、内燃機関に対して突然大きな出力が要求されて吸気弁９の目標作用角が大きく変化しても、吸気弁９の実際の作用角がその目標作用角に到達するのが遅いと、迅速に内燃機関の出力を大きくすることができない。
【００３２】
このため、吸気弁９の目標作用角を変更した場合に、吸気弁９の実際の作用角を迅速に目標作用角に到達させる必要がある。言い換えると、制御シャフト２５の目標位置を変更した場合に、制御シャフト２５の実際の位置を迅速に目標位置に移動させる必要がある。ここで、吸気弁９の目標作用角の変化量に対する吸気弁９の実際の作用角の変化量を吸気弁９の応答速度と称すると、この吸気弁９の応答速度を常に所定の目標応答速度に維持することが好ましい。すなわち、制御シャフト２５の目標位置の変化距離に対する制御シャフト９の実際の移動距離を電動アクチュエータ２６の応答速度と称すると、この電動アクチュエータ２６の応答速度を常に所定の目標応答速度に維持することが好ましい。
【００３３】
そこで、本発明の第一実施形態の制御装置では、応答速度検出手段として上述した位置センサ２８が用いられ、この位置センサ２８によって電子制御ユニット２７に保存されている制御ゲインを用いたときの電動アクチュエータ２６の実際の応答速度が検出せしめられる。そして、検出された電動アクチュエータ２６の実際の応答速度と目標応答速度とに基づいて実際の応答速度が目標応答速度となるように制御ゲインが変更せしめられる。すなわち、検出された電動アクチュエータ２６の実際の応答速度が目標応答速度よりも遅い場合には、実際の応答速度と目標応答速度との差または比に応じて制御ゲインが増大せしめられ、検出された電動アクチュエータ２６の実際の応答速度が目標応答速度よりも速い場合には、実際の応答速度と目標応答速度との差または比に応じて制御ゲインが減少せしめられる。
【００３４】
上述したように、制御ゲインを大きくすると電動アクチュエータ２６は単位時間当たりの制御シャフト２５の移動量を大きくさせ、よって電動アクチュエータ２６の応答速度を速くさせる。一方、制御ゲインを小さくすると電動アクチュエータ２６は単位時間当たりの制御シャフト２５の移動量を小さくさせ、よって電動アクチュエータ２６の応答速度を遅くさせる。これにより、電動アクチュエータ２６の実際の応答速度は目標応答速度に近づき、このような操作を繰り返すことにより実際の応答速度が目標応答速度とほぼ同一になる。
【００３５】
また、本実施形態では、実際の応答速度と目標応答速度との差が大きい場合には制御ゲインの変化量（増加量または減少量）が大きくされ、実際の応答速度と目標応答速度との差が小さい場合には制御ゲインの変化量が小さくされる。一般に、制御ゲインの変化量が大きいほど電動アクチュエータ２６の応答速度が大きく変化するので、上述したように実際の応答速度と目標応答速度との差に応じて制御ゲインの変化量を変更することにより、電動アクチュエータ２６の応答速度を迅速に目標応答速度にすることができる。なお、本実施形態の可変動弁機構の制御装置では、目標応答速度は予め定められた一定の値である。
【００３６】
なお、上記説明において、吸気弁９の目標応答速度および電動アクチュエータ２６の目標応答速度を一定の値としたが、これら目標応答速度は一定範囲内の値とされてもよい。この場合、例えば電磁アクチュエータ２６の実際の応答速度が第一所定値と該第一所定値よりも大きい第二所定値との間にある場合には制御ゲインを変更させず、実際の応答速度が第二所定値よりも大きい場合には制御ゲインを小さくし、実際の応答速度が第一所定値よりも小さい場合には制御ゲインを大きくする。
【００３７】
また、電動アクチュエータ２６の応答速度は、電子制御ユニット２７において算出される単位時間当たりにおける制御シャフト２５の目標位置の変化距離と、位置センサ２８によって検出される単位時間当たりにおける制御シャフト２５の実際の位置の移動距離との比として算出される。あるいは、電動アクチュエータ２６の応答速度は、このようにして算出された比の一定時間における平均であってもよい。
【００３８】
次に、第一実施形態の可変動弁機構の制御装置における電動アクチュエータ２６の応答速度制御について説明する。まず、電子制御ユニット２７において内燃機関の運転状態に応じて吸気弁９の目標作用角が算出され、この目標作用角に対応する制御シャフト２５の目標位置が算出される。算出された制御シャフト２５の目標位置が制御シャフト２５の実際の位置と異なる場合には、目標位置と実際の位置との距離に基づいて基本値が算出される。算出された基本値に電子制御ユニット２７のＲＡＭに保存されている基準となる制御ゲインが乗算され、制御値が算出される。このようにして算出された制御値が電動アクチュエータ２６に送信され、この制御値に基づいて電動アクチュエータ２６が制御シャフト２５の位置を目標位置へと近づけるように制御シャフト２５を移動させる。
【００３９】
このように電動アクチュエータ２６が制御シャフト２５を移動させている間に、電子制御ユニット２７において単位時間当たりの制御シャフト２５の目標位置の変化距離ΔＤｔが算出され、一方、位置センサ２８によって単位時間当たりの制御シャフト２５の実際の位置の移動距離ΔＤが検出される。このようにして求められた単位時間当たりの目標位置の変化距離ΔＤｔと単位時間当たりの実際の移動距離ΔＤとから応答速度ＲｓがΔＤ／ΔＤｔとして算出される。そして、この応答速度Ｒｓが予め定められた第一所定値Ｒｓ１よりも小さい場合には、制御ゲインＧａが変化量ΔＧだけ増加せしめられる。この変化量ΔＧは予め定められた値であってもよいし、応答速度Ｒｓに基づいて算出されてもよいし、第一所定値Ｒｓ１から応答速度Ｒｓを減算した値に基づいて算出されてもよい。ただし制御ゲインＧａを変化量ΔＧだけ増加させると、制御ゲインＧａの値が予め定められた上限値Ｇｕ以上となる場合には制御ゲインＧａは上限値Ｇｕと同一の値にせしめられる。こうすることにより、制御ゲインＧａが発散してしまうことが防止される。一方、応答速度Ｒｓが上記第一所定値Ｒｓ１よりも大きい値である第二所定値Ｒｓ２よりも大きい場合には、制御ゲインＧａが変化量ΔＧだけ減少せしめられる。この場合も、変化量ΔＧは予め定められた値であってもよいし、応答速度Ｒｓに基づいて算出されてもよいし、応答速度Ｒｓから第二所定値Ｒｓ２から減算した値に基づいて算出されてもよい。
【００４０】
そして、このようにして算出された制御ゲインＧａによって基準となる制御ゲインＧａが更新され、更新された制御ゲインＧａが電子制御ユニット２７のＲＡＭに保存される。そして、次回の制御量の算出時には更新された制御ゲインＧａが利用される。このような操作を繰り返すことによって、吸気弁９の作用角を目標応答速度で目標作用角に到達させることができるようになる。
【００４１】
次に、図４を参照して、応答速度制御の制御ルーチンについて説明する。まず、ステップ１０１で検出条件が成立しているか否かが判定される。ここで、検出条件が成立しているときとは、電動アクチュエータ２６の応答速度を検出することができるときであり、より詳細には、吸気弁９の実際の作用角と目標作用角とが一定角度以上異なっているとき、あるいは電動アクチュエータ２６が制御シャフト２５を移動させているときである。ステップ１０１で検出条件が成立していないと判定された場合には制御ルーチンが終了せしめられる。一方、ステップ１０１で検出条件が成立していると判定された場合にはステップ１０２へと進む。ステップ１０２では、電子制御ユニット２７において単位時間当たりの目標位置の変化距離ΔＤｔが算出される。次いでステップ１０３では、位置センサ２８によって単位時間当たりの制御シャフト２５の実際の位置の移動距離ΔＤが検出される。次いでステップ１０４では、応答速度ＲｓがΔＤ／ΔＤｔとして算出されてステップ１０５へと進む。
【００４２】
次いで、ステップ１０５では算出された応答速度Ｒｓが第一所定値Ｒｓ１よりも小さいか否かが判定され、応答速度Ｒｓが第一所定値Ｒｓ１よりも小さいと判定された場合にはステップ１０６へと進む。ステップ１０６では、元の制御ゲインＧａに変化量ΔＧを加えた値が新たな制御ゲインＧａとして更新され、電子制御ユニット２７のＲＡＭに保存され、ステップ１０９へと進む。一方、ステップ１０５において応答速度Ｒｓが第一所定値Ｒｓ１以上であると判定された場合にはステップ１０７へと進む。ステップ１０７では、応答速度Ｒｓが第二所定値Ｒｓ２よりも大きいか否かが判定され、応答速度Ｒｓが第二所定値Ｒｓ２よりも大きいと判定された場合にはステップ１０８へと進む。ステップ１０８では元の制御ゲインＧａから変化量ΔＧが減算された値が新たな制御ゲインＧａとして更新され、電子制御ユニット２７のＲＡＭに保存されステップ１０９へと進む。一方、ステップ１０７において、応答速度Ｒｓが第二所定値Ｒｓ２以下であると判定された場合にはステップ１０９へと進む。
【００４３】
ステップ１０９では、制御ゲインＧａが上限値Ｇｕ以上であるか否かが判定され、制御ゲインＧａが上限値Ｇｕよりも小さい場合には制御ルーチンが終了せしめられる。一方、ステップ１０９において制御ゲインＧａが上限値Ｇｕ以上であると判定された場合には、ステップ１１０へと進む。ステップ１１０では、制御ゲインＧａの値が上限値Ｇｕにされ、電子制御ユニット２７のＲＡＭに保存され、制御ルーチンが終了せしめられる。
【００４４】
ところで、第一実施形態の可変動弁機構の制御装置のように、吸気弁９の作用角を変更することができる場合、吸気弁９の作用角を大きくすると内燃機関の燃焼室６への吸気量が増大し、逆に、吸気弁９の作用角を小さくすると燃焼室６への吸気量が減少する。したがって、吸気弁９の作用角が小さい状態で可変動弁機構の制御装置が作動しなくなってしまうと、燃焼室６への吸気量は少ないまま維持されてしまう。このような状態になると、大気中から吸気ポートへ流入する吸入空気量を調整することができるスロットル弁（図示せず）が内燃機関の吸気通路に設けられている場合に、このスロットル弁を全開にしても燃焼室６への吸気量を多くすることはできない。燃焼室６への吸気量が少ないまま維持されてしまうと、内燃機関の出力は小さいまま変化しなくなってしまう。
【００４５】
このように吸気弁９の作用角を変更することができなくなってしまう場合としては、電動アクチュエータ２６の性能が低下していることが考えられる。このような場合、電動アクチュエータ２６をバッテリ２９に接続して電力を供給しても、電動アクチュエータ２６が加えた電力に対応するだけ作動しない。したがって、第一実施形態のような制御を行っている場合、電動アクチュエータ２６の性能が低下していると、制御ゲインの値が同じであっても、電動アクチュエータ２６の性能が低下していないときに比べて電動アクチュエータ２６の応答速度が遅い。逆に、電動アクチュエータ２６の目標応答速度がほぼ一定のままであるにも関わらず、電動アクチュエータ２６に対する制御ゲインが大きくなっている場合には電動アクチュエータ２６の性能が低下している。
【００４６】
そこで、本発明の第二実施形態の可変動弁機構の制御装置では、上記第一実施形態における制御ゲインの上限値Ｇｕの替わりに、予め定められた臨界上限値Ｇｃが設定される。そして、制御ゲインＧａの値がこの臨界上限値Ｇｃ以上となった場合には、運転状態に基づく吸気弁９の開閉弁特性の制御を中止し、吸気弁９の開閉弁特性を内燃機関の出力が大きくなるような開閉弁特性に固定するようにした。特に、本実施形態では、吸気弁９の作用角を設定可能な範囲内で最大となるようにした。このようにすることで、電動アクチュエータ２６の性能が低下している場合には、吸気弁９の作用角が最大の状態で固定される。こうして、内燃機関の出力が小さいまま変化しなくなってしまうことが防止される。なお、この場合、燃焼室６内への吸気量の調整はスロットル弁によって行われる。
【００４７】
次に、本発明の第三実施形態の可変動弁機構の制御装置について説明する。第三実施形態の制御装置は基本的に第一実施形態の制御装置と同様である。第三実施形態の制御装置では、変化量ΔＧが応答速度Ｒｓに基づいて、または目標応答速度と応答速度Ｒｓとの差に基づいて算出される。以下では、変化量ΔＧが目標応答速度（所定値Ｒｓ１、Ｒｓ２）と応答速度Ｒｓとの差に基づいて算出される場合を例にとって説明する。
【００４８】
この場合、変化量ΔＧは上記所定値Ｒｓ１、Ｒｓ２と応答速度との差分ΔＲｓ（Ｒｓ１−ＲｓまたはＲｓ−Ｒｓ２）に予め定められた係数Ｋを乗算することによって算出される。ただし、算出された変化量ΔＧの値が大きすぎると、電動アクチュエータ２６の応答速度を急激に速めることになってしまい、電動アクチュエータ２６に対する負荷が大きくなってしまう。このため、変化量ΔＧには変化量上限値ΔＧｃが設けられ、算出された変化量ΔＧの値がこの変化量上限値ΔＧｃよりも大きい場合には、変化量ΔＧの値が変化量上限値ΔＧｃと同一の値にせしめられる。
【００４９】
ところで、上述したように電動アクチュエータ２６はバッテリ２９によって電圧が加えられ、この電圧によって制御シャフト２５を駆動している。したがって、上述した制御量が一定であってもバッテリ２９の電圧に応じて電動アクチュエータ２６が制御シャフト２５を移動させる量が異なる。すなわち、電動アクチュエータ２６の応答速度はバッテリの電圧に応じても変化する。より詳細には、バッテリ２９の電圧が高いと電動アクチュエータ２６の応答速度が速くなり、逆に、バッテリ２９の電圧が低いと電動アクチュエータ２６の応答速度が遅くなる。したがって、例えばバッテリ２９を交換した場合や、バッテリ２９を充電した場合、または長時間に渡ってバッテリ２９が放電した場合等、内燃機関の停止中にバッテリ２９の電圧が大きく変化した場合、バッテリ２９の電圧変化前には電動アクチュエータ２６の実際の応答速度が目標応答速度となっていても、バッテリ２９の電圧変化後には電動アクチュエータ２６の実際の応答速度が目標応答速度と大きく異なってしまう。したがって、バッテリ２９の電圧変化後には電動アクチュエータ２６の実際の応答速度を迅速に目標応答速度にする必要がある。
【００５０】
そこで、第三実施形態の制御装置では、内燃機関の停止中にバッテリ２９の電圧が大きく変化した場合、その後の内燃機関始動直後における制御ゲインの変化量上限値を通常時に設定される変化量上限値ΔＧｃよりも大きく設定するようにした。すなわち、上記場合には制御ゲインの変化量ΔＧの上限値が、通常時に設定される変化量上限値ΔＧｃよりも大きい暫定変化量上限値ΔＧｃ’に設定される。これにより、バッテリ２９の交換時等に電動アクチュエータ２６の実際の応答速度が目標応答速度と大きく異なっている場合に、電動アクチュエータ２６の実際の応答速度を迅速に目標応答速度にすることができる。なお、内燃機関始動直後とは、内燃機関が始動されてから所定時間が経過するまでであってもよいし、変化量ΔＧが変化量上限値ΔＧｃ以下の値に安定するまでであってもよい。
【００５１】
次に、図５を参照して第三実施形態における制御ゲインの変化量の設定制御の制御ルーチンについて説明する。まず、ステップ２０１において図４のステップ１０４において算出された応答速度Ｒｓと所定値Ｒｓ１、Ｒｓ２とから差分ΔＲｓが算出される。次いで、ステップ２０２では差分ΔＲｓに係数Ｋを乗算して変化量ΔＧが算出される。次いでステップ２０３では、バッテリ２９の電圧が大きく変化してから所定時間以内であるか否かが判定され、所定時間以内である場合にはステップ２０４へと進む。ステップ２０４では変化量ΔＧが暫定変化量上限値ΔＧｃ’よりも大きいか否かが判定され、暫定変化量上限値ΔＧｃ’よりも大きいと判定された場合にはステップ２０５へと進む。ステップ２０５では変化量ΔＧの値が暫定変化量上限値ΔＧｃ’の値にされて、制御ルーチンが終了せしめられる。一方、ステップ２０４において変化量ΔＧが暫定変化量上限値ΔＧｃ’以下であると判定された場合には制御ルーチンが終了せしめられる。また、ステップ２０３において、所定時間以内ではないと判定された場合にはステップ２０６へと進む。ステップ２０６では変化量ΔＧが変化量上限値ΔＧｃよりも大きいか否かが判定され、変化量上限値ΔＧｃよりも大きいと判定された場合にはステップ２０７へと進む。ステップ２０７では変化量ΔＧの値が変化量上限値ΔＧｃの値にされて、制御ルーチンが終了せしめられる。一方、ステップ２０６において変化量ΔＧが変化量上限値ΔＧｃ以下であると判定された場合には制御ルーチンが終了せしめられる。
【００５２】
ところで、上述したように電動アクチュエータ２６の性能が低下していると、電動アクチュエータ２６による制御シャフト２５の移動量が小さくなり、遂には電動アクチュエータ２６が作動しなくなってしまう。したがって、このように電動アクチュエータ２６が作動しなくなってしまうことのないように、電動アクチュエータ２６の性能がある程度低下したら、電動アクチュエータ２６を修理または交換する必要がある。
【００５３】
このため、本発明の第四実施形態では、制御ゲインが判定値以上となった場合には電動アクチュエータ２６の性能が低下していると判断するようにした。第一実施形態のような制御装置では、電動アクチュエータ２６が正常な状態であれば、制御ゲインはほぼ一定値である。ところが、電動アクチュエータ２６の性能が低下していると、電動アクチュエータ２６を目標応答速度で作動させるために制御ゲインが増大せしめられる。そしてこの制御ゲインが判定値以上となった場合には電動アクチュエータ２６の性能が低下していると判断される。なお、判定値とは電動アクチュエータ２６の性能が低下していなければ、通常、制御ゲインの値が超えることのないような値である。
【００５４】
なお、上述したように制御ゲインはバッテリ２９の電圧によって変化する。例えば、バッテリ２９の電圧が低くなった場合には、電動アクチュエータ２６の応答速度を目標応答速度に維持するために制御ゲインは大きくされる。ところが、このようにして制御ゲインが大きくなると、電動アクチュエータ２６の性能が低下していなくても制御ゲインが大きくなって制御ゲインが判定値を超えてしまい、電動アクチュエータ２６の性能が低下していると判断されてしまうことがある。
【００５５】
そこで、第四実施形態の第一変更例では、バッテリ２９の電圧に応じて判定値が変化せしめられる。より詳細には、バッテリ２９の電圧が低くなると制御ゲインが大きくなるので、高くなった電圧に応じて判定値が大きくされ、逆に、バッテリ２９の電圧が高くなると、制御ゲインが小さくなるので、判定値は大きくされない。これによりバッテリ２９の電圧の変化によって制御ゲインが判定値を超えてしまうことが防止され、電動アクチュエータ２６の性能の低下をより正確に判断することができるようになる。あるいは、第四実施形態の第一変更例では、バッテリ２９の電圧が著しく低下した場合には、電動アクチュエータ２６の性能低下の判断を中止してもよい。
【００５６】
ところで、制御シャフト２５を支持する支持パイプ２４との間には作動油が進入しており、この作動油によって制御シャフト２５と支持パイプ２４との間で潤滑が行われている。ところが、作動油は温度によってその粘度が変化する。より詳細には、作動油の温度が上昇すると作動油の粘度が小さくなり、逆に作動油の温度が低下すると作動油の粘度が大きくなる。したがって、第一実施形態の制御装置では電動アクチュエータ２６の応答速度を目標応答速度に維持するために、作動油の温度が高いときには電動アクチュエータ２６に対する負荷が小さくなることにより制御ゲインは小さくされ、作動油の温度が低いときには電動アクチュエータ２６に対する負荷が大きくなることにより制御ゲインが大きくされる。したがって、この場合にも電動アクチュエータ２６の性能低下とは無関係に制御ゲインが判定値以上となってしまうことがある。
【００５７】
そこで、第四実施形態の第二変更例では、内燃機関の油温に応じて判定値が変化せしめられる。より詳細には、内燃機関の油温が高くなると、制御ゲインが小さくなるので判定値は大きくされず、逆に、油温が低くなると、制御ゲインが大きくなるので、低くなった油温に応じて判定値が大きくされる。これによりこの場合にも電動アクチュエータ２６の性能低下とは無関係に制御ゲインが判定値以上となってしまうことが防止される。なお、第四実施形態の第二変更例では、油温が所定温度よりも高い場合における高温時判定値と油温が所定温度よりも低い場合における低温時判定値とを別々に有し、油温が高い場合には高温時判定値と制御ゲインとを比較することによって電動アクチュエータ２６の性能低下を判断し、油温が低い場合には低温時判定値と制御ゲインとを比較することによって電動アクチュエータ２６の性能低下を判断してもよい。
【００５８】
次に、第四実施形態における電動アクチュエータ２６の性能低下判断制御について説明する。まず、バッテリ２９の電圧に対する電動アクチュエータ２６の判定値用の補正値Ａｂが実験的に求められ、予めマップとして電子制御ユニット２７のＲＯＭに保存される。また、内燃機関の油温に対する電動アクチュエータ２６の判定値用の補正値Ａｏが実験的に求められ、予めマップとして電子制御ユニット２７のＲＯＭに保存される。また、バッテリ２９の電圧および内燃機関の油温とマップとからそれぞれ補正値Ａｂ、Ａｏが算出され、これら補正値Ａｂ、Ａｏを予め定められた判定値Ｇａｐに加算した値が補正後判定値Ｇａｐａとして算出される。そして、制御ゲインＧａが補正後判定値Ｇａｐａ以上である場合には、電動アクチュエータ２６の性能が低下していると判断され、制御ゲインＧａが補正後判定値Ｇａｐａよりも小さい場合には、電動アクチュエータ２６は正常であると判断される。
【００５９】
次に、図６を参照して電動アクチュエータの性能低下判断制御の制御ルーチンについて説明する。まず、ステップ３０１においてバッテリ２９の電圧に基づく補正値Ａｂと、油温に基づく補正値Ａｏとが算出される。次いで、ステップ３０２では予め定められた判定値Ｇａｐに補正値Ａｂ、Ａｏを加えて補正後判定値Ｇａｐａが算出される。次いで、ステップ３０３において制御ゲインＧａが判定値Ｇａｐａ以上であるか否かが判定される。制御ゲインＧａが判定値Ｇａｐａ以上であると判定された場合にはステップ３０４へと進む。ステップ３０４では電動アクチュエータ２６の性能が低下していることがユーザに表示され、制御ルーチンが終了せしめられる。一方、ステップ３０３において、制御ゲインＧａが判定値Ｇａｐａよりも小さいと判定された場合には制御ルーチンが終了せしめられる。
【００６０】
ところで、通常、電子制御ユニット２７では機関負荷や機関回転数等に応じて内燃機関の運転状態が最適になるようにするために目標作用角を変更している。したがって、内燃機関の運転状態が目標作用角を変更する必要のない運転状態にあるときには目標作用角を変更しない。一方、目標作用角が変更されないと電動アクチュエータ２６の応答速度の検出を実行することができず、よって電動アクチュエータ２６に対する制御ゲインの設定や、電動アクチュエータ２６の性能低下の判断を行うことができない。
【００６１】
そこで、本発明の第五実施形態の可変動弁機構の制御装置では、指令出力手段によって内燃機関の運転状態を最適にするために吸気弁９の作用角を変化させるとき以外のときに吸気弁９の作用角を変化させるように電動アクチュエータ２７に対して電子制御ユニット２７から指令が出力せしめられる。すなわち、内燃機関の通常運転時には吸気弁９の作用角が変更されないようなときに、強制的に吸気弁９の作用角が変更せしめられる。より詳細には、内燃機関の通常運転時には吸気弁９の目標作用角が変更されないようなときに、吸気弁９の目標作用角が変更せしめられる。これにより電動アクチュエータ２６の応答速度の検出を実行する機会が増え、よって電動アクチュエータ２６に対する制御ゲインの設定や、電動アクチュエータ２６の性能低下の判断を行う回数が増加し、より正確に制御ゲインの設定や性能低下の判断を行うことができるようになる。
【００６２】
また、指令出力手段は内燃機関に燃料が供給されていないときに作動するのが好ましい。すなわち、内燃機関に燃料が供給されていないときに内燃機関の運転状態とは無関係に吸気弁９の作用角を変更するのが好ましい。このように内燃機関に燃料が供給されていないときに吸気弁９の作用角を変更しても、内燃機関の運転には影響が及ぼされず、吸気弁９の作用角を強制的に変更したことによって内燃機関の運転状態が悪化してしまうことが防止される。なお、内燃機関に燃料が供給されていないときとは、内燃機関が停止しているとき、特に内燃機関の始動直前であってもよいし、内燃機関の減速時等に一時的に内燃機関の燃焼室６に燃料が供給されないときであってもよい。
【００６３】
図７を参照して、第五実施形態における応答速度制御の制御ルーチンについて説明する。なお、ステップ４０４〜ステップ４１２は図４のステップ１０２〜ステップ１１０と同様であるため説明を省略する。ステップ４０１では、通常の検出条件が成立しているか否かが判定される。ここで、通常の検出条件が成立しているときとは、例えば内燃機関の運転状態に応じて目標作用角が変更せしめられるときである。ステップ４０１において、検出条件が成立していると判定された場合にはステップ４０４へと進む。ステップ４０１において、検出条件が成立していないと判定された場合にはステップ４０２へと進む。ステップ４０２では、内燃機関の燃焼室６への燃料供給が停止されているか否かが判定される。ステップ４０２において燃料供給が停止されていると判定された場合にはステップ４０３へと進む。ステップ４０３では、内燃機関の運転状態とは無関係に、電動アクチュエータ６の応答速度を検出するために、目標作用角が変更せしめられ、ステップ４０４へと進む。一方、ステップ４０２において、燃料供給が停止されていないと判定された場合には制御ルーチンが終了せしめられる。
【００６４】
次に、図８を参照して本発明の第六実施形態の可変動弁機構の制御装置について説明する。なお図８は、本発明の位相角変更機構３１の構成を示す説明図である。図中、３１は位相角変更機構、３２はオイルコンロールバルブ（油圧アクチュエータ。以下、ＯＣＶと称す）、３３は作動油ポンプである。
【００６５】
位相角変更機構３１は、いわゆるベーン式位相角変更機構であり、内燃機関のクランク軸（図示せず）からベルトにより回転駆動されるタイミングプーリ３５と、そのタイミングプーリ３５と一体になって回転駆動されるハウジング３６と、このハウジング３６内に回動可能に配置され、ハウジング３６内に進角油圧室３７と遅角油圧室３８とを区画形成する、カム軸に連結されたベーン体３９とを備えている。ベーン式位相角変更機構３１では、上記進角油圧室３７と遅角油圧室３８とに作動油を供給することにより、ハウジング３６とベーン体３９とを相対的に回動させてクランク軸とカム軸との回転位相を変化させて吸気弁９の開閉弁特性の一つである位相角を変更する。すなわち、進角油圧室３７に作動油を供給するとともに遅角油圧室３８から作動油を排出することにより、ベーン体３９をハウジング３６に対して位相角が進角する側に相対回動させ、遅角油圧室３８に作動油を供給し進角油圧室３７から作動油を排出することにより、ベーン体３９をハウジング３６に対して位相角が遅角する方向に相対回動させる。また、位相角を一定の位相角に維持する場合には進角油圧室３７と遅角油圧室３８との内部の作動油圧力を同じ圧力に制御することにより、ハウジング３６とベーン体３９との相対位置を一定に保持する。
【００６６】
このような各油圧室３７、３８内の作動油圧力の制御、すなわちこれら油圧室３７、３８への作動油の供給制御はＯＣＶ３２によって行われる。ＯＣＶ３２は、スプール４０を有するスプール弁であり、進角油圧室３７に通じる油圧ポート４０ａ、遅角油圧室３８へ通じる油圧ポート４０ｂ、機関出力軸に駆動される作動油ポンプ３３に接続されたポート４０ｃ及び２つのドレーンポート４０ｄ、４０ｅを備えている。ＯＣＶ３２のスプール４０はポート４０ａと４０ｂのうちの何れかをポート４０ｃに連通し、他方をドレーンポートに接続するように動作する。
【００６７】
すなわち、図８においてスプール４０が右方向に移動すると、進角油圧室３７に連通するポート４０ａはポート４０ｃを介して作動油ポンプ３３に接続され、ドレーンポート４０ｄは閉鎖される。また、この時同時に遅角油圧室３８に通じるポート４０ｂはドレーンポート４０ｅに連通する。このため、位相角変更機構３１の進角油圧室３７には、作動油ポンプ３３から作動油が流入し、進角油圧室３７内の油圧を上昇させてベーン体３９を図８の矢印Ｒ方向（進角方向）に押動する。また、この時遅角油圧室３８内の作動油はＯＣＶ３２のポート４０ｂを通りドレーンポート４０ｅから排出される。このため、ベーン体３９はハウジング３６に対して図８のＲ方向に回動する。
【００６８】
また、図８において逆にスプール４０が左方向に移動すると、ポート４０ｂはポート４０ｃに接続され、ポート４０ａはドレーンポート４０ｄに接続される。これにより、遅角油圧室３８には作動油が流入し、進角油圧室３７からは作動油が排出されるため、ベーン体３９はハウジング３６に対して図８の矢印Ｒとは逆の方向に回動する。
【００６９】
また、スプール４０が図８に示した中立位置にある時は、ポート４０ａ、４０ｂは両方とも閉鎖される。図８に４１で示すのは、スプール４０を駆動するリニアソレノイドアクチュエータである。リニアソレノイドアクチュエータ４１は電子制御ユニット２７からの制御パルス信号を入力し、この制御パルス信号に応じてスプール４０を移動させることにより、ベーン体３９の位置、すなわち位相角を変更する。例えば、リニアソレノイドアクチュエータ４１は電子制御ユニット２７からの制御パルス信号がオンになると、スプール４０を図８右方向に移動させ、進角油圧室３７に作動油を流入させる。また、リニアソレノイドアクチュエータ４１は電子制御ユニット２７からの制御パルス信号がオフになると、スプール４０を図８左方向に移動させ、遅角油圧室３８に作動油を流入させる。電子制御ユニット２７は、デューティ比を変化させることにより油圧室３７と３８とに供給する油量を制御する。
【００７０】
このようにして、第六実施形態の制御装置では、第一実施形態の制御装置と同様に開閉弁特性、および応答速度が制御される。すなわち、第六実施形態の制御装置では、吸気弁９の位相角と制御シャフト２５の位置とは相関関係がり、吸気弁９の作用角を目標位相角にするためには、ハウジング３６とベーン体３９との相対位置を上記目標位相角に対応する目標相対位置にすればよい。
【００７１】
ハウジング３６とベーン体３９との相対位置を目標相対位置にする場合、まず、ハウジング３６とベーン体３９との相対位置が検出される。そして、検出された相対位置と目標相対位置との間の角度差が求められる。次いで、求められた角度差に基づいて基本値が算出され、この基本値に制御ゲインが乗算されて制御値が算出される。この制御値に基づいてＯＣＶ３２が作動される。また、吸気弁９の位相角の実際の応答速度が検出せしめられ、検出された吸気弁９の位相角の実際の応答速度と目標応答速度とに基づいて実際の応答速度が目標応答速度となるように制御ゲインが変更せしめられる。このように第六実施形態の制御装置では、第一実施形態の制御装置と同様な方法で吸気弁９の位相角が変更せしめられる。
【００７２】
また、第六実施形態の制御装置は第一実施形態、第二実施形態、第一変更例を除く第四実施形態、第五実施形態の制御装置と組み合わせて使用することができる。また、上記説明では電動アクチュエータによって作用角を変更し、油圧によって位相角を変更した例を示したが、作用角および位相角はいずれのアクチュエータによって変更さてもよい。
【００７３】
なお、本明細書において、吸気弁９の作用角とは、吸気弁９が開いている期間にクランクシャフトの回転する角度を意味するものであり、吸気弁９の開弁期間とほぼ同義である。また、吸気弁９のリフト量とは、吸気弁９が開くときにおける吸気弁９の移動量である。さらに、吸気弁９の位相角とは吸気弁９が最も開いているときのクランクシャフトの回転位相を意味するものであり、開弁時期、バルブタイミングとほぼ同義である。
【００７４】
【発明の効果】
第１〜第９の明によれば、開閉弁特性変更に対する応答速度が頻繁に変化してしまうことがなく、且つその応答速度が変化しても変化した応答速度が目標応答速度へと変更されるため、開閉弁特性変更に対する応答速度を常に目標応答速度にすることができる。また、第１０〜第１５の発明によれば、開閉弁特性変更に対する応答速度を検出する頻度が増加するため、開閉弁特性変更に対する応答速度を常に目標応答速度にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態の可変動弁機構の制御装置が搭載された内燃機関の断面図である。
【図２】作用角変更機構の斜視図である。
【図３】第一実施形態の可変動弁機構の制御装置の図である。
【図４】第一実施形態の応答速度制御のフローチャートである。
【図５】制御ゲインの変化量の設定制御のフローチャートである。
【図６】電動アクチュエータの性能低下判断制御のフローチャートである。
【図７】第五実施形態の応答速度制御のフローチャートである。
【図８】第六実施形態の可変動弁機構の制御装置の図である。
【符号の説明】
１…内燃機関
９…吸気弁
１１…作用角変更機構
１０…排気弁
１３…吸気カム
１７…排気カム
２６…電動アクチュエータ
２７…電子制御ユニット
２８…位置センサ
２８…バッテリ

Claims

内燃機関の吸気弁および排気弁の少なくとも一方の開閉弁特性を変更するための電動アクチュエータを具備し、上記電動アクチュエータに対する制御ゲインを大きくすると電動アクチュエータの応答速度が大きくなる可変動弁機構の制御装置において、
基準となる制御ゲインを用いたときの上記電動アクチュエータの実際の応答速度を検出するための応答速度検出手段を具備し、該応答速度検出手段によって検出された実際の応答速度と目標応答速度とに基づいて実際の応答速度が目標応答速度となるように上記基準となる制御ゲインを変更するようにしたことを特徴とする可変動弁機構の制御装置。
変更後の制御ゲインが基準となる制御ゲインとされる請求項１に記載の可変動弁機構の制御装置。
上記電動アクチュエータの応答速度はバッテリの電圧に応じて変化し、内燃機関の停止中にバッテリの電圧が大きく変化した場合には内燃機関始動直後における制御ゲインの変化量の上限値を通常時に設定される制御ゲインの変化量の上限値よりも大きく設定するようにした請求項１または２に記載の可変動弁機構の制御装置。
内燃機関の運転状態を最適にするために吸気弁および排気弁の少なくともいずれか一方の開閉弁特性を変化させるとき以外のときに該開閉弁特性を変化させるように電動アクチュエータに対して指令を出力する指令出力手段を具備し、該指令出力手段の出力に応じて電動アクチュエータが作動したときに電動アクチュエータの実際の応答速度を検出する請求項１〜３のいずれか一つに記載の可変動弁機構の制御装置。
上記指令出力手段は内燃機関に燃料が供給されていないときに作動する請求項４に記載の可変動弁機構の制御装置。
上記制御ゲインの値が予め定められた上限値以上となった場合には、上記吸気弁および排気弁の少なくとも一方の開閉弁特性を内燃機関の出力が大きくなるような開閉弁特性にするようにした請求項１〜５のいずれか一つに記載の可変動弁機構の制御装置。
上記制御ゲインが判定値以上となった場合には電動アクチュエータの性能が低下していると判断するようにした請求項１〜６のいずれか一つに記載の可変動弁機構の制御装置。
上記判定値はバッテリの電圧に応じて変化する請求項７に記載の可変動弁機構の制御装置。
上記判定値は内燃機関の油温に応じて変化する請求項８または９に記載の可変動弁機構の制御装置。
内燃機関の吸気弁および排気弁の少なくとも一方の開閉弁特性を目標開閉弁特性にするように作動する油圧アクチュエータを具備し、上記油圧アクチュエータに対する制御ゲインを大きくすると油圧アクチュエータの応答速度が大きく変化し、基準となる制御ゲインを用いたときの上記油圧アクチュエータの実際の応答速度を検出するための応答速度検出手段を具備し、該応答速度検出手段によって検出された実際の応答速度と目標応答速度とに基づいて実際の応答速度が目標応答速度となるように上記基準となる制御ゲインを変更するようにした可変動弁機構の制御装置において、
内燃機関の運転状態を最適にするために吸気弁および排気弁の少なくともいずれか一方の開閉弁特性を変化させるとき以外のときに吸気弁および排気弁の少なくともいずれか一方の開閉弁特性が変化するように油圧アクチュエータに対して指令を出力する指令出力手段を具備し、該指令出力手段の出力に応じて油圧アクチュエータが作動したときに油圧アクチュエータの実際の応答速度を検出する可変動弁機構の制御装置。
上記指令出力手段は内燃機関に燃料が供給されていないときに作動する請求項１０に記載の可変動弁機構の制御装置。
上記制御ゲインの値が予め定められた上限値以上となった場合には、上記吸気弁および排気弁の少なくとも一方の開閉弁特性を内燃機関の出力が大きくなるような開閉弁特性にするようにした請求項１０または１１に記載の可変動弁機構の制御装置。
上記制御ゲインが判定値以上となった場合には油圧アクチュエータの性能が低下していると判断するようにした請求項１０〜１２のいずれか一つに記載の可変動弁機構の制御装置。
上記判定値は内燃機関の油温に応じて変化する請求項１３に記載の可変動弁機構の制御装置。
上記開閉弁特性は作用角である請求項１〜１４のいずれか一つに記載の可変動弁機構の制御装置。