JP2007198235A - 可動部材の基準位置学習装置 - Google Patents

Abstract

【課題】機関バルブのリフト量を可変とする可変動弁機構の最小リフト位置学習において、最小リフト位置を定めるストッパの突き当てトルクが過大になることを回避し、学習精度を向上させる。
【解決手段】最小リフト位置の学習条件が成立すると、目標リフト量を徐々に減少させ、該目標リフト量に基づいてフィードバック制御を行わせる。そして、センサ出力の微分値又はフィードバック操作量又はアクチュエータの駆動電流の微分値と所定値との比較により、最小リフト位置に到達したか否かを判断する。最小リフト位置に到達したと判断すると、そのときのセンサ出力を、最小リフト位置に相当する値として学習する。
【選択図】図４

Description

本発明は、アクチュエータによって動く可動部材の位置に応じた信号を出力するセンサを備え、前記可動部材の基準位置での前記センサの出力を学習する可動部材の基準位置学習装置に関し、特に、機関バルブの開特性を可変とする可変動弁機構に好適な基準位置学習装置に関する。

特許文献１には、制御軸をモータで回動させることで、機関バルブのバルブリフト量及び作動角を連続的に可変とする可変動弁機構において、減速燃料カット中に、バルブリフト量及び作動角が最小値となるように前記モータを制御し、エアフローメータにより検出される吸入空気量に基づいてバルブリフト量・作動角が最小値になっていると判断したときに、前記制御軸の角度位置を検出するセンサの出力を学習する装置が開示されている。

特許文献２には、制御軸をモータで回動させることで、機関バルブのバルブリフト量及び作動角を連続的に可変とする可変動弁機構において、学習条件の成立時に、最小作動角よりも小さい目標作動角を設定し、その後の作動角センサの出力平均値を最小作動角に対応するセンサ出力値として学習する装置が開示されている。
特開２００５−１８８２８６号公報 特開２００３−０４１９５５号公報

ところで、上記従来の学習装置では、最小リフト或いは最小作動角を定めるストッパを突き当てた状態で学習を行っているが、ストッパが突き当たる位置（基準位置）に到達したことを正確に判断していないため、ストッパ位置に到達した後も更に制御軸を回動させるべくアクチュエータを大きく操作してしまい、ストッパの突き当てトルクが過大になってしまうことがあった。

ストッパの突き当てトルクが過大になると、アクチュエータとしてのモータに過大な電流が流れて、電力消費が多くなってしまうという問題が発生する。
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、ストッパが突き当たる位置（基準位置）に到達したことを正確に判断することで、ストッパの突き当てトルクが過大になってしまうことを回避できる可動部材の基準位置学習装置を提供することを目的とする。

そのため請求項１記載の発明は、アクチュエータにより可動部材を基準位置側に向け駆動している状態でのセンサの出力の変化に基づいて、前記可動部材が前記基準位置に到達したか否かを判断して、前記センサの出力の学習を行うことを特徴とする。
かかる構成によると、可動部材が基準位置に近づきつつある状態から基準位置に到達することで可動部材の動作速度が変化したことをセンサ出力の変化から判断して、可動部材が基準位置に到達したか否かを判断する。

従って、センサ出力に基づいて可動部材が基準位置に到達したことを正確に判定でき、アクチュエータによって過剰に可動部材が駆動されることを回避できるので、アクチュエータに過大な電流が流れて電力消費が多くなってしまうことを防止できる。
請求項２記載の発明では、センサの出力の微分値を演算し、微分値の絶対値が所定値以下になったときに、可動部材が基準位置に到達したと判断することを特徴とする。

かかる構成によると、可動部材が基準位置に近づきつつある状態から基準位置に到達することで、可動部材の動作速度が減少変化すると、センサ出力の微分値の絶対値がより小さな値に変化することになるので、微分値の絶対値が所定値以下になったときに可動部材が基準位置に到達したと判断する。
従って、センサ出力の微分値を演算することで、可動部材が基準位置に到達したことを正確に判定できる。

請求項３記載の発明は、可動部材を基準位置側に向け駆動させるべくアクチュエータをフィードバック制御している状態でのフィードバック操作量又は制御偏差の変化に基づいて、可動部材が基準位置に到達したか否かを判断して、センサの出力の学習を行うことを特徴とする。
かかる構成によると、可動部材が基準位置に到達した後も目標を変化させ続けると、制御偏差が拡大し、フィードバック操作量を大きく変化させることになるので、フィードバック操作量又は制御偏差の変化から、目標と実際の可動部材の位置との乖離を判断し、以って、可動部材が基準位置に到達したか否かを判断する。

従って、フィードバック操作量又は制御偏差に基づいて可動部材が基準位置に到達したことを正確に判定でき、アクチュエータによって過剰に可動部材が駆動されることを回避できるので、アクチュエータに過大な電流が流れて電力消費が多くなってしまうことを防止できる。
請求項４記載の発明では、可動部材の目標位置を基準位置側に向け徐々に変化させ、前記目標位置に基づきアクチュエータをフィードバック制御し、このときのフィードバック操作量又は制御偏差の微分値を演算し、前記微分値の絶対値が所定値以上になったときに、可動部材が基準位置に到達したと判断することを特徴とする。

かかる構成によると、可動部材の目標位置を基準位置側に向け徐々に変化させながら、該目標位置に向けてフィードバック制御することで、可動部材の位置は目標位置に大きく遅れることなく追従変化するのに対し、可動部材が基準位置に到達した後は、制御偏差が拡大し、これに伴ってフィードバック操作量も大きくなるので、フィードバック操作量又は制御偏差の微分値の絶対値が所定値以上になったときに、可動部材が基準位置に到達したと判断する。

従って、フィードバック操作量又は制御偏差の微分値を演算することで、可動部材が基準位置に到達したことを正確に判定できる。
請求項５記載の発明は、アクチュエータにより可動部材を基準位置側に向け駆動している状態でのアクチュエータの状態量の変化に基づいて、可動部材が基準位置に到達したか否かを判断して、センサの出力の学習を行うことを特徴とする。

かかる構成によると、可動部材が基準位置に到達すると、可動部材を動かそうとするアクチュエータの負荷が増大し、駆動電流やトルクなどの状態量が変化するので、前記状態量の変化から、可動部材が基準位置に到達して負荷が増大変化したか否かを判断する。
従って、アクチュエータの状態量に基づいて可動部材が基準位置に到達したことを正確に判定でき、アクチュエータによって過剰に可動部材が駆動されることを回避できるので、アクチュエータに過大な電流が流れて電力消費が多くなってしまうことを防止できる。

請求項６記載の発明では、アクチュエータの状態量として駆動電流を検出すると共に、駆動電流の微分値を演算し、前記微分値の絶対値が所定値以上になったときに、可動部材が基準位置に到達したと判断することを特徴とする。
かかる構成によると、アクチュエータの駆動電流の微分値を演算することで、負荷の増大による駆動電流の増大変化を検知し、駆動電流の微分値の絶対値が所定値以上になったときに、可動部材が基準位置に到達したと判断する。

従って、アクチュエータの駆動電流の微分値を演算することで、可動部材が基準位置に到達したことを正確に判定できる。

以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、実施形態における車両用エンジンのシステム構成図である。
図１において、エンジン（ガソリン内燃機関）１０１の吸気管１０２には、スロットルモータ１０３ａでスロットルバルブ１０３ｂを開閉駆動する電子制御スロットル１０４が介装され、該電子制御スロットル１０４及び吸気バルブ１０５を介して、燃焼室１０６内に空気が吸入される。

また、各気筒の吸気バルブ１０５上流側の吸気ポート１３０には、電磁式の燃料噴射弁１３１が設けられ、該燃料噴射弁１３１は、後述するエンジンコントロールユニット１１４から送られる噴射パルス信号の噴射パルス幅（開弁時間）に比例する量の燃料（ガソリン）を噴射する。
そして、燃焼室１０６内に形成される混合気は、図示省略した点火プラグによる火花点火によって着火燃焼する。

燃焼室１０６内の燃焼排気は、排気バルブ１０７を介して排出され、フロント触媒１０８及びリア触媒１０９で浄化された後、大気中に放出される。
前記排気バルブ１０７は、排気側カムシャフト１１０に設けられたカム１１１によって一定のバルブリフト量，バルブ作動角及びバルブタイミングを保って開閉駆動される。
一方、吸気バルブ１０５は、可変動弁機構としてのＶＥＬ（Variable valve Event and Lift）機構１１２及びＶＴＣ（Variable valve Timing Control）機構１１３によって、その開特性（リフト量，作動角及びバルブタイミング）が可変に調整される。

前記ＶＥＬ機構１１２は、吸気バルブ１０５のバルブリフト量を作動角と共に連続的に可変する機構であり、ＶＴＣ機構１１３は、クランクシャフト１２０に対する吸気バルブ駆動軸３の回転位相を変化させることで、吸気バルブ１０５のバルブ作動角の中心位相を連続的に可変する機構である。
前記ＶＴＣ機構１１３としては、例えば、吸気バルブ駆動軸３に支持させたベーンを、カムスプロケットに支持されたケーシングに内在させることで、前記ベーンの両側に進角側油圧室と遅角側油圧室とを形成し、前記進角側油圧室及び遅角側油圧室に油圧を給排制御することで、前記カムスプロケットに対するベーンの相対角度を変化させ、クランクシャフト１２０に対する吸気バルブ駆動軸３の回転位相を変化させる機構を用いる。

マイクロコンピュータを内蔵するエンジンコントロールユニット１１４は、予め記憶されたプログラムに従った演算処理によって、燃料噴射量，点火時期，目標吸入空気量，目標吸入負圧を設定すると共に、これらに基づいて燃料噴射弁１３１，点火コイル用のパワートランジスタ，電子制御スロットル１０４，ＶＥＬ機構１１２及びＶＴＣ機構１１３に制御信号を出力する。

尚、本実施形態では、電子制御スロットル１０４は主に吸気負圧を発生させるために設けられ、エンジン１０１の吸入空気量は、ＶＥＬ機構１１２及びＶＴＣ機構１１３による吸気バルブ１０５の開特性の変更によって制御される。
前記エンジンコントロールユニット１１４には、エンジン１０１の吸入空気量を検出するエアフローメータ１１５、車両の運転者が操作するアクセルペダルの踏み込み量（開度）を検出するアクセルペダルセンサ１１６、クランクシャフト１２０に支持されるシグナルプレートに設けられる被検出部（凹部又は凸部）を検出することで、クランクシャフト１２０の基準回転位置毎のクランク角信号を出力するクランク角センサ１１７、スロットルバルブ１０３ｂの開度ＴＶＯを検出するスロットルセンサ１１８、エンジン１０１の冷却水温度を検出する水温センサ１１９、吸気バルブ駆動軸３に支持されるシグナルプレートに設けられる被検出部（凹部又は凸部）を検出することで、吸気バルブ駆動軸３の基準回転位置毎にカム信号を出力するカムセンサ１３２、スロットルバルブ１０３ｂの下流でかつ吸気バルブ１０５の上流側での吸気マニホールド圧（吸気圧）を検出する吸気圧センサ１３４からの検出信号が入力される。

図２は、前記ＶＥＬ機構１１２の構造を示す斜視図である。
実施形態のエンジン１０１は、各気筒に一対の吸気バルブ１０５が設けられており、これら吸気バルブ１０５の上方に、前記クランクシャフト１２０によって回転駆動される吸気バルブ駆動軸３が気筒列方向に沿って回転可能に支持されている。
前記吸気バルブ駆動軸３には、吸気バルブ１０５のバルブリフタ１０５ａに当接して吸気バルブ１０５を開閉駆動する揺動カム４が相対回転可能に外嵌されている。

前記吸気バルブ駆動軸３と揺動カム４との間に、吸気バルブ１０５の作動角及びバルブリフト量を連続的に変更するためのＶＥＬ機構１１２が設けられている。
また、前記吸気バルブ駆動軸３の一端部には、クランクシャフト１２０に対する前記吸気バルブ駆動軸３の回転位相を変化させることにより、吸気バルブ１０５の作動角の中心位相を連続的に変更するＶＴＣ機構１１３が配設されている。

前記ＶＥＬ機構１１２は、図２及び図３に示すように、吸気バルブ駆動軸３に偏心して固定的に設けられる円形の駆動カム１１と、この駆動カム１１に相対回転可能に外嵌するリング状リンク１２と、吸気バルブ駆動軸３と略平行に気筒列方向へ延びる制御軸１３と、この制御軸１３に偏心して固定的に設けられた円形の制御カム１４と、この制御カム１４に相対回転可能に外嵌すると共に、一端がリング状リンク１２の先端に連結されたロッカアーム１５と、このロッカアーム１５の他端と揺動カム４とに連結されたロッド状リンク１６と、を有している。

前記制御軸１３は、モータ１７によりギヤ列１８を介して回転駆動されるが、制御軸１３と一体的に設けられるストッパ１３ａが固定側に当接することで、予め設定された最小リフト位置に相当する角度位置でそれ以上にリフト量減少側への回動しないようになっている。
尚、本実施形態において、前記制御軸１３が可動部材に相当し、前記モータ１７がアクチュエータに相当し、前記ストッパ１３ａで定められる最小リフト位置が可動部材としての前記制御軸１３の基準位置となる。

上記の構成により、クランクシャフト１２０に連動して吸気バルブ駆動軸３が回転すると、駆動カム１１を介してリング状リンク１２がほぼ並進移動すると共に、ロッカアーム１５が制御カム１４の軸心周りに揺動し、ロッド状リンク１６を介して揺動カム４が揺動して吸気バルブ１０５が開閉駆動される。
また、前記モータ１７を駆動制御して制御軸１３の回転角度を変化させることにより、ロッカアーム１５の揺動中心となる制御カム１４の軸心位置が変化して揺動カム４の姿勢が変化する。

これにより、吸気バルブ１０５の作動角の中心位相が略一定のままで、吸気バルブ１０５の作動角及びバルブリフト量が連続的に変化する。
エンジンコントロールユニット１１４には、前記制御軸１３の回転角を検出する（可動部材としての制御軸１３の位置に応じた信号を出力する）角度センサ１３３からの検出信号が入力され、目標のリフト量に対応する目標角度位置に前記制御軸１３を回動させるべく、前記角度センサ１３３の検出結果に基づいて前記モータ１７の通電量がフィードバック制御される。

尚、本実施形態のＶＥＬ機構１１２は、カムの反力がリフト量を減少させる方向に作用するために、最小リフト量よりも大きなリフト量を保持するためには、前記反力に抗するモータトルクを発生させる必要があり、目標リフト量が一定の状態でもリフト量を保持させるのに必要なトルクをモータ１７で発生させる。
前記角度センサ１３３は、非接触型の回転角度センサであり、例えば特開２００３−１９４５８０号公報に開示されるように、制御軸１３の端部に装着されるマグネットと、前記マグネットの外周面に対向して配置される磁電変換手段とからなり、制御軸１３の回転に伴う磁束の変化を検出するセンサである。

但し、角度センサ１３３を非接触型のセンサに限定するものではなく、例えばポテンショメータを用いた接触型の角度センサなどであっても良い。
ところで、前記ＶＥＬ機構１１２の制御においては、制御軸１３の実回転角を検出することで実際のリフト量を検出し、これが目標リフト量に一致するように、前記モータ１７の通電量をフィードバック制御する。

従って、前記角度センサ１３３の出力と制御軸１３の角度との相関にずれが生じていると、実際のリフト量（制御軸１３の角度）を誤検出し、目標リフト量への制御精度が低下する。
そこで、本実施形態では、前記エンジンコントロールユニット１１４が、前記ストッパ１３ａの突き当り位置である最小リフト位置（基準位置）での角度センサ１３３の出力を学習し、角度センサ１３３の出力と制御軸１３の角度位置との相関を校正するようになっている。

図４のフローチャートは、前記エンジンコントロールユニット１１４による最小リフト位置学習の第１実施形態を示すものであり、この第１実施形態では、角度センサ１３３の出力変化から最小リフト位置に到達したか否かを判断して学習を行わせる。
尚、前記図４のフローチャートに示すルーチンは、所定時間毎に割り込み実行されるものとする。

図４のフローチャートにおいて、まず、ステップＳ１１では、前記角度センサ１３３の出力信号ＡＤＶＥＬをＡ／Ｄ変換して読み込む。
次のステップＳ１２では、最小リフト位置の学習条件が成立しているか否かを判別する。
前記学習条件としては、吸気バルブ１０５のリフト量を強制的に最小とすることが可能な運転条件であることが必要であり、例えば、減速燃料カット時であることを学習許可条件とする。

また、ＶＥＬ機構１１２や角度センサ１３３について、故障の診断結果が出ていないことを学習許可条件とする。
学習条件が成立している場合には、ステップＳ１３へ進み、学習用に目標リフト量ＴＧＶＥＬを本ルーチンの実行周期毎に所定値ＤＥＣだけ減算する。即ち、目標リフト量ＴＧＶＬＥを、学習開始前の通常値から一定速度で減少させる（図５参照）。

次のステップＳ１４では、本ルーチンの前回実行時に、前記ステップＳ１１で読み込まれた角度センサ１３３の出力ＡＤＶＥＬ（前回値）と、今回ステップＳ１１で読み込まれた角度センサ１３３の出力ＡＤＶＥＬとの偏差（微分値）ＤＶＥＬを演算する。
ＤＶＥＬ＝ＡＤＶＥＬの前回値−ＡＤＶＥＬの今回値
前記偏差ＤＶＥＬは、本ルーチンの実行周期当たりの出力ＡＤＶＥＬの変化量を示すことになる。

尚、本実施形態の角度センサ１３３は、制御軸１３の角度がリフト量の増大方向に変化するとその出力ＡＤＶＥＬが増大し、制御軸１３の角度がリフト量の減少方向に変化するとその出力ＡＤＶＥＬが減少するように設定されている。
ステップＳ１５では、目標リフト量ＴＧＶＥＬ（制御軸１３の目標角度）が最小リフト量よりも小さくなっているか否かを判別する。

学習時に、目標リフト量ＴＧＶＥＬを漸減させると、通常値から最小リフト量を横切って減少変化することになり（図５参照）、ステップＳ１５では、目標リフト量が最小値よりも小さくなったか否か、具体的には、前回までの学習で最小リフト位置として記憶されている制御軸１３の角度よりも目標が小さくなったか否かを判断する。
ここで、目標リフト量ＴＧＶＥＬが最小リフト量よりも小さくなっていない場合には、制御軸１３がストッパ１３ａで定められる最小リフト位置に到達していない可能性があり、最小リフト位置に向かう途中で制御軸１３の回転が一時的に渋ったために角度センサ１３３の出力変化が鈍ると、最小リフト位置を誤学習する可能性がある。

そこで、目標リフト量ＴＧＶＥＬが最小リフト量よりも小さくなっていない場合には、誤学習を回避すべく、そのまま本ルーチンを終了させる。
一方、目標リフト量ＴＧＶＥＬが最小リフト量よりも小さくなっている場合には、ステップＳ１６へ進み、前記微分値ＤＶＥＬの絶対値が所定値ＰＯＩＮＴ以下である否かを判別する。

前記制御軸１３がモータ１７で回転駆動されて回動している場合には、この回動に応じて角度センサ１３３の出力が変化し、出力の微分値ＤＶＥＬの絶対値は所定値ＰＯＩＮＴを超えるが、ストッパ１３ａが突き当たって制御軸１３の回転が止まると、角度センサ１３３の出力変化も止まり、出力の微分値ＤＶＥＬの絶対値は所定値ＰＯＩＮＴ以下になる（図５参照）。

従って、前記微分値ＤＶＥＬの絶対値が所定値ＰＯＩＮＴ以下になったときには、制御軸１３が最小リフト位置に到達しているものと判断される一方、前記微分値ＤＶＥＬが所定値ＰＯＩＮＴを越えている場合には、制御軸１３が最小リフト位置に向けて回動しつつあると判断される。
そこで、前記微分値ＤＶＥＬの絶対値が所定値ＰＯＩＮＴを越えている場合には、学習を行わせることなく本ルーチンを終了させ、前記微分値ＤＶＥＬの絶対値が所定値ＰＯＩＮＴ以下になった時点で、学習を行わせるべくステップＳ１７へ進む。

ステップＳ１７では、そのときのセンサ出力ＡＤＶＥＬを、最小リフト位置に相当する出力ＬＲＮＶＥＬとして更新記憶する。
前記学習出力ＬＲＮＶＥＬは、センサ出力とリフト量（制御軸１３の角度）との相関を書き換えるために用いられたり、センサ出力又はリフト量（制御軸１３の角度）の検出値を補正するための補正値の学習に用いられたりする。

ステップＳ１７での学習が終了すると、目標リフト量は通常値に戻されるから、角度センサ１３３の出力微分値ＤＶＥＬに基づいて、制御軸１３が最小リフト位置に到達したと判断された時点で直ちに学習を行い、学習終了後は最小リフトよりも大きな通常のリフト量に戻されることになる。
従って、ストッパ１３ａの突き当てトルクが過剰に増大してから学習が行われることがなく、精度の高い最小リフト位置学習を行わせることができると共に、負荷の増大によってモータ１７に過大な電流が流れて電力消費が増大することも回避できる。

図６のフローチャートは、最小リフト位置学習の第２実施形態を示すものであり、この第２実施形態では、モータ１７のフィードバック操作量の変化から最小リフト位置に到達したか否かを判断して学習を行わせる。
尚、本実施形態では、モータ１７への通電のオン・オフをデューティ制御するようになっており、該デューティ制御におけるデューティ比ＶＥＬＤＵＴＹ（操作量）は、角度センサ１３３で検出される制御軸１３の実際の角度と目標リフト量に相当する目標角度との偏差に基づいてフィードバック制御される。

図６のフローチャートにおいて、ステップＳ２１では、前記角度センサ１３３の出力信号ＡＤＶＥＬをＡ／Ｄ変換して読み込む。
次のステップＳ２２では、目標リフト量ＴＧＶＥＬと角度センサ１３３で検出される実際のリフト量との制御偏差に基づく比例・積分・微分動作によって演算される前記デューティ比ＶＥＬＤＵＴＹ（フィードバック操作量）を読み込む。

尚、前記目標リフト量ＴＧＶＥＬは、通常時には、目標吸入空気量等に基づいて設定されるが、前記第１実施形態と同様に学習条件の成立時には学習用の値が設定され、この学習用の目標リフト量ＴＧＶＥＬに基づいてデューティ比ＶＥＬＤＵＴＹが別のルーチンで演算される。
ステップＳ２３では、最小リフト位置の学習条件が成立しているか否かを判別する。

学習条件が成立している場合には、ステップＳ２４へ進み、学習のために目標リフト量ＴＧＶＥＬを本ルーチンの実行周期毎に所定値ＤＥＣだけ減算する。
即ち、学習条件が成立すると、目標吸入空気量等に基づいて設定される通常の目標リフト量ＴＧＶＥＬを初期値として、一定速度で目標リフト量ＴＧＶＥＬを漸減させ、この学習時用の目標リフト量ＴＧＶＥＬに実際のリフト量（制御軸１３の角度）が追従するように、モータ１７の通電量がフィードバック制御される。

ステップＳ２５では、今回ステップＳ２２で読み込んだデューティ比ＶＥＬＤＵＴＹ（今回値）と、本ルーチンの前回実行時にステップＳ２２で読み込んだデューティ比ＶＥＬＤＵＴＹ（前回値）との偏差（微分値）ＤＤＵＴＹを演算する。
ＤＤＵＴＹ＝ＶＥＬＤＵＴＹの今回値−ＶＥＬＤＵＴＹの前回値
前記偏差（微分値）ＤＤＵＴＹは、本ルーチンの実行周期当たりのデューティ比ＶＥＬＤＵＴＹの変化量を示すことになる。

ステップＳ２６では、目標リフト量ＴＧＶＥＬが最小リフト量よりも小さくなっているか否かを判別する。
ここで、目標リフト量ＴＧＶＥＬが最小リフト量以上であるときには、学習を行うことなく本ルーチンをそのまま終了させ、目標リフト量ＴＧＶＥＬが最小リフト量よりも小さくなっている場合に、ステップＳ２７へ進む。

ステップＳ２７では、前記偏差（微分値）ＤＤＵＴＹの絶対値が所定値ＰＯＩＮＴＤ以上になっているか否かを判別する。
最小リフト位置の学習を行わせるに当たって、目標リフト量ＴＧＶＥＬを漸減させるが、モータ１７のフィードバック制御によって、大きな遅れを発生させることなく目標に追従変化させることができるように、目標リフト量ＴＧＶＥＬを変化させるようにしてある。

このため、ストッパ１３ａが突き当たるまでは、デューティ比ＶＥＬＤＵＴＹは比較的緩やかな速度で変化することになる。
ここで、制御軸１３のストッパ１３ａが突き当たった後は、目標リフト量ＴＧＶＥＬの漸減変化に対して、デューティ比ＶＥＬＤＵＴＹを変化させても制御偏差が増大変化する結果、デューティ比ＶＥＬＤＵＴＹが急激な変化を示すようになる。

従って、前記偏差（微分値）ＤＤＵＴＹの絶対値が所定値ＰＯＩＮＴＤ以上になっているか否かを判断することで、制御軸１３が最小リフト位置に到達したか否かを判断できることになる。
ステップＳ２７で、前記偏差（微分値）ＤＤＵＴＹの絶対値が所定値ＰＯＩＮＴＤ以上になった判断されたときに、制御軸１３が最小リフト位置に到達したと判断して、ステップＳ２８へ進む。

ステップＳ２８では、そのときのセンサ出力ＡＤＶＥＬを、最小リフト位置に相当する出力ＬＲＮＶＥＬとして更新記憶する。
上記の第２実施形態においても、ストッパ１３ａの突き当てトルクが過剰に増大してから学習が行われることがないから、精度の高い最小リフト位置学習を行わせることができると共に、モータ１７に過大な電流が流れて電力消費が増大することも回避できる。

尚、上記第２実施形態において、偏差（微分値）ＤＤＵＴＹに代えて、角度センサ１３３で検出される制御軸１３の実際の角度と目標リフト量に相当する目標角度との制御偏差の微分値を用いて、制御軸１３が最小リフト位置に到達したか否かを判断させることができる。
即ち、制御偏差の微分値の絶対値が所定値以上になり、制御偏差が増大変化を示すようになったと判断された場合には、制御軸１３が最小リフト位置に到達してそれ以上回動しなくなったために、目標に対する偏差が増大したものと判断できる。

図７のフローチャートは、最小リフト位置学習の第３実施形態を示すものであり、この第３実施形態では、モータ１７の駆動電流（状態量）の変化から最小リフト位置に到達したか否かを判断して学習を行わせる。
上記第３実施形態においては、前記エンジンコントロールユニット１１４が前記モータ１７の電流を計測する機能を有しているものとする。

図７のフローチャートにおいて、ステップＳ３１では、前記角度センサ１３３の出力信号ＡＤＶＥＬをＡ／Ｄ変換して読み込む。
次のステップＳ３２では、モータ１７の駆動電流ＶＥＬＣＲＴを読み込む。
尚、モータ１７の回転方向が、駆動電流ＶＥＬＣＲＴのプラス・マイナスで表されるものとする。

ステップＳ３３では、最小リフト位置の学習条件が成立しているか否かを判断する。
学習条件が成立している場合には、ステップＳ３４へ進み、学習のために目標リフト量ＴＧＶＥＬを本ルーチンの実行周期毎に所定値ＤＥＣだけ減算する。
次のステップＳ３５では、今回ステップＳ３２で読み込んだ駆動電流ＶＥＬＣＲＴ（今回値）と、本ルーチンの前回実行時にステップＳ３２で読み込んだ駆動電流ＶＥＬＣＲＴ（前回値）との偏差（微分値）ＤＶＥＬＣＲＴを演算する。

ＤＶＥＬＣＲＴ＝ＶＥＬＣＲＴの今回値−ＶＥＬＣＲＴの前回値
前記偏差ＤＶＥＬＣＲＴは、本ルーチンの実行周期当たりの駆動電流ＶＥＬＣＲＴの変化量を示すことになる。
ステップＳ３６では、目標リフト量ＴＧＶＥＬが最小リフト量よりも小さくなっているか否かを判別する。

ここで、目標リフト量ＴＧＶＥＬが最小リフト量以上であるときには、学習を行うことなく本ルーチンをそのまま終了させ、目標リフト量ＴＧＶＥＬが最小リフト量よりも小さくなっている場合に、ステップＳ３７へ進む。
ステップＳ３７では、前記ステップＳ３５で演算した偏差（微分値）ＤＶＥＬＣＲＴの絶対値が所定値ＰＯＩＮＴＡ以上であるか否かを判別する。

モータ１７による回転駆動力を制御軸１３に与えた結果、制御軸１３が動く場合には、モータ負荷が比較的小さく、駆動電流ＶＥＬＣＲＴの絶対値は小さい値で推移するが、ストッパ１３ａが突き当たって制御軸１３が動かなくなると、モータ１３の負荷が増して駆動電流ＶＥＬＣＲＴの絶対値が増大することになる（図５参照）。
従って、偏差（微分値）ＤＶＥＬＣＲＴの絶対値が所定値ＰＯＩＮＴＡ以上になった場合には、制御軸１３が、ストッパ１３ａが突き当たる位置である最小リフト位置に到達したと判断して、ステップＳ３８へ進む。

一方、偏差（微分値）ＤＶＥＬＣＲＴの絶対値が所定値ＰＯＩＮＴＡよりも小さい場合には、制御軸１３がモータ１７の駆動に応じて回転していて、未だ最小リフト位置に到達していないと判断し、ステップＳ３８へ進むことなく、本ルーチンを終了させる。
ステップＳ３８では、そのときのセンサ出力ＡＤＶＥＬを、最小リフト位置に相当する出力ＬＲＮＶＥＬとして更新記憶する。

尚、上記第３実施形態では、モータ１７の駆動電流ＶＥＬＣＲＴの変化から、制御軸１３が最小リフト位置（ストッパ１３ａの突き当たり位置）に到達したか否かを判断したが、モータ１７の状態量として出力軸トルクを検出するトルクセンサを設け、該トルクセンサで検出されるモータ軸トルクの変化（微分値）から、制御軸１３が最小リフト位置（ストッパ１３ａの突き当たり位置）に到達したか否かを判断させることができる。

即ち、制御軸１３が最小リフト位置に到達してストッパ１３ａが突き当たると、モータ１７の軸トルクが増大変化するようになるので、軸トルクの増大変化を検出したときに最小リフト位置に到達したと判断できる。
但し、トルクセンサを設けることはコストアップになるため、駆動電流ＶＥＬＣＲＴを検出させることが好ましい。

上記各実施形態では、可動部材としてのＶＥＬ機構１１２の制御軸１３の回転が、ストッパが突き当たって停止する位置を学習させる構成としたが、可動部材を制御軸１３に限定するものではなく、また、可動部材が直線的に動く構成であってもよい。
ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術的思想について、以下に効果と共に記載する。
（イ）請求項１〜６のいずれか１つに記載の可動部材の基準位置学習装置において、
前記可動部材の動きがストッパによって制限され、前記ストッパの突き当たり位置を前記基準位置として学習することを特徴とする可動部材の基準位置学習装置。

かかる構成によると、可動部材の動きがストッパで制限される基準位置に到達したことを正確に判断できるので、ストッパの突き当てトルクが過大になることを回避できる。
（ロ）請求項１〜６のいずれか１つに記載の可動部材の基準位置学習装置において、
前記可動部材が、
内燃機関の機関バルブの開特性を可変とする可変動弁機構に含まれ、その回転角度をアクチュエータで変化させることで前記開特性が連続的に変化する制御軸であり、
前記センサとして、前記制御軸の回転角度を検出する角度センサを備えることを特徴とする可動部材の基準位置学習装置。

かかる構成によると、制御軸の基準角度位置でのセンサ出力を精度良く学習でき、以って、機関バルブの開特性の制御精度を向上させることができる。
（ハ）請求項（ロ）記載の可動部材の基準位置学習装置において、
前記可変動弁機構が機関バルブのリフト量を少なくとも可変とする機構であって、
前記制御軸の回転が最小リフト量側でストッパにより規制され、
前記最小リフト量位置でのセンサ出力を学習することを特徴とする可動部材の基準位置学習装置。

かかる構成によると、機関バルブの最小リフト位置に対応するセンサ出力を精度良く学習でき、最小リフト位置を基準に、制御軸の回転角、換言すれば、機関バルブのリフト量の検出精度が向上し、引いては、機関バルブのリフト量の制御精度が向上する。
（ニ）請求項１〜６のいずれか１つに記載の可動部材の基準位置学習装置において、
前記可動部材の目標位置を、通常値から前記基準位置を横切って変化するように設定し、前記目標位置に基づいてアクチュエータをフィードバック制御する一方、
前記目標位置が前記基準位置を超えてから、前記可動部材が基準位置に到達したか否かを判断することを特徴とする可動部材の基準位置学習装置。

かかる構成によると、可動部材の動きが基準位置に到達する前に渋って、センサ出力，フィードバック操作量，制御偏差，アクチュエータの状態量に変化が生じても、目標位置が前記基準位置を超えていないことから、可動部材が基準位置に到達したと誤判断されることがない。

実施形態における車両エンジンのシステム図。 実施形態におけるＶＥＬ機構の詳細を示す斜視図。 実施形態におけるＶＥＬ機構の詳細を示す側面図。 最小リフト位置学習の第１実施形態を示すフローチャート。 最小リフト位置の学習時における目標リフト量、制御軸の角度、モータ駆動電流の相関を示すタイムチャート。 最小リフト位置学習の第２実施形態を示すフローチャート。 最小リフト位置学習の第３実施形態を示すフローチャート。

符号の説明

３…吸気バルブ駆動軸、１３…制御軸、１３ａ…ストッパ、１７…モータ、１０１…エンジン、１０４…電子制御スロットル、１０５…吸気バルブ、１１２…ＶＥＬ機構、１１３…ＶＴＣ機構、１１４…エンジンコントロールユニット、１１６…アクセルペダルセンサ、１１７…クランク角センサ、１２０…クランクシャフト、１３２…カムセンサ、１３３…角度センサ

Claims (6)

1. アクチュエータによって動く可動部材の位置に応じた信号を出力するセンサを備え、
   前記可動部材の基準位置での前記センサの出力を学習する可動部材の基準位置学習装置であって、
   前記アクチュエータにより前記可動部材を前記基準位置側に向け駆動している状態での前記センサの出力の変化に基づいて、前記可動部材が前記基準位置に到達したか否かを判断して、前記センサの出力の学習を行うことを特徴とする可動部材の基準位置学習装置。
2. 前記センサの出力の微分値を演算し、前記微分値の絶対値が所定値以下になったときに、前記可動部材が前記基準位置に到達したと判断することを特徴とする請求項１記載の可動部材の基準位置学習装置。
3. アクチュエータによって動く可動部材の位置に応じた信号を出力するセンサを備え、
   前記可動部材の基準位置での前記センサの出力を学習する可動部材の基準位置学習装置であって、
   前記可動部材を前記基準位置側に向け駆動させるべく前記アクチュエータをフィードバック制御している状態でのフィードバック操作量又は制御偏差の変化に基づいて、前記可動部材が前記基準位置に到達したか否かを判断して、前記センサの出力の学習を行うことを特徴とする可動部材の基準位置学習装置。
4. 前記可動部材の目標位置を前記基準位置側に向け徐々に変化させ、前記目標位置に基づき前記アクチュエータをフィードバック制御し、このときのフィードバック操作量又は制御偏差の微分値を演算し、前記微分値の絶対値が所定値以上になったときに、前記可動部材が前記基準位置に到達したと判断することを特徴とする請求項３記載の可動部材の基準位置学習装置。
5. アクチュエータによって動く可動部材の位置に応じた信号を出力するセンサを備え、
   前記可動部材の基準位置での前記センサの出力を学習する可動部材の基準位置学習装置であって、
   前記アクチュエータにより前記可動部材を前記基準位置側に向け駆動している状態での前記アクチュエータの状態量の変化に基づいて、前記可動部材が前記基準位置に到達したか否かを判断して、前記センサの出力の学習を行うことを特徴とする可動部材の基準位置学習装置。
6. 前記アクチュエータの状態量として駆動電流を検出すると共に、前記駆動電流の微分値を演算し、前記微分値の絶対値が所定値以上になったときに、前記可動部材が前記基準位置に到達したと判断することを特徴とする請求項５記載の可動部材の基準位置学習装置。

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