JP2007247430A - 可変動弁機構の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】可変動弁機構の相対移動量に相当するカウント値に基づいて同機構の動作位置を検出し、その検出された動作位置が目標位置となるように同機構の駆動を制御する制御装置に対して電源供給が開始された直後に生じやすい可変動弁機構の不安定な動作を抑えることのできる制御装置を提供する。
【解決手段】可変動弁機構はブラシレスモータ４７によって駆動される。モータ用制御装置３０は、位置センサＳ１、Ｓ２から出力されるパルス信号に基づいて位置カウント値を算出するセンサ信号処理部３１と、位置カウント値及び基準位置に基づいて可変動弁機構の動作位置を検出する演算部３３とを備え、検出される動作位置が目標位置となるようにブラシレスモータ４７を駆動制御する。このブラシレスモータ４７の駆動制御に際し、センサ信号処理部３１と演算部３３との通信が開始されるまで、動作位置の変化を伴う可変動弁機構の駆動制御を禁止する。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関に設けられる可変動弁機構についてその駆動を制御する制御装置に関する。

吸気バルブや排気バルブといった機関バルブのバルブ特性を可変とする可変動弁機構を備えた内燃機関が実用化されている。そうした可変動弁機構としては、例えばバルブタイミングを可変とするバルブタイミング可変機構や、機関バルブの最大リフト量を可変とするリフト量可変機構、あるいは特許文献１に記載されるように、機関バルブの最大リフト量及び開弁期間を可変とする機構などがある。

これら可変動弁機構によって変更されるバルブ特性を精密に制御するには、可変動弁機構の動作位置を正確に検出するとともに、その検出される動作位置が目標位置となるように当該可変動弁機構を駆動制御する必要がある。

そうした可変動弁機構の動作位置は、特許文献２に記載されるように、検出対象が所定量移動する毎にパルス信号を出力する位置センサを利用することで検出可能である。より具体的には、可変動弁機構に上記位置センサを設け、当該可変動弁機構が一定量作動するごとに出力されるパルス信号のエッジを計数してそのカウント値を求める。このように計数されるカウント値は、可変動弁機構の相対移動量を示す値となる。一方、例えば機関停止に伴って可変動弁機構の駆動が停止されたときの当該可変動弁機構の動作位置を基準位置として予め学習しておく。そして、機関始動後にあって可変動弁機構が駆動される際には、その学習された基準位置、及び可変動弁機構の駆動に伴って変化する上記カウント値に基づき、当該可変動弁機構の動作位置を検出することができる。
特開２００１−２６３０１５号公報 特開平１０−３１１７４２号公報

ところで、上記態様にて可変動弁機構の動作位置を検出する際には、同機構の駆動を制御する制御装置に、カウント値を計数するカウント部と、カウント値及び基準位置に基づいて動作位置を検出する動作位置検出部とが設けられる。

ここで、動作位置検出部にて動作位置を検出するためには、カウント部から送信されたカウント値を同検出部が受信しなければならない。しかし、機関始動時や、電源の瞬断発生後における電圧復帰時等のように、上記制御装置への電源供給が開始された直後にあっては、カウント部の送信処理及び動作位置検出部の受信処理がともに開始されるまでにある程度の時間がかかる。従って、制御装置への電源供給が開始されても、それら各処理が開始されるまでは、換言すればカウント部と動作位置検出部との通信処理が開始されるまでは動作位置の検出を行うことができない。そのため、上記制御装置への電源供給開始直後にあっては、正確な動作位置情報に基づいた可変動弁機構の駆動制御を実行することができず、同機構の動作は不安定になる。このように可変動弁機構の動作が不安定になると、例えば不要な機関出力の増大やノッキングの発生などといった不都合が生じたり、可変動弁機構の可動端を規定するストッパ等の規制部材に当該可変動弁機構の可動部が激突し、同可変動弁機構が破損したりするおそれがある。

この発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、可変動弁機構の相対移動量に相当するカウント値を算出するとともに、そのカウント値に基づいて同機構の動作位置を検出し、その検出された動作位置が目標位置となるように同機構の駆動を制御する可変動弁機構の制御装置を適用対象とするものである。そして、その目的は、同制御装置への電源供給が開始された直後に生じやすい可変動弁機構の不安定な動作を抑えることのできる可変動弁機構の制御装置を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、機関バルブのバルブ特性を可変とする可変動弁機構と、同可変動弁機構が一定量動作するごとにパルス信号を出力する位置センサと、同位置センサから出力されるパルス信号のエッジを計数したカウント値を算出するカウント手段と、同カウント手段にて計数されたカウント値及び予め学習された基準位置に基づいて前記可変動弁機構の動作位置を検出する動作位置検出手段とを備え、その検出される動作位置が目標位置となるように前記可変動弁機構の駆動を制御する可変動弁機構の制御装置において、前記カウント手段と前記動作位置検出手段との通信が開始されるまで、前記動作位置の変化を伴う前記可変動弁機構の駆動制御を禁止することをその要旨とする。

同構成によれば、可変動弁機構の相対移動量に相当するカウント値を算出するカウント手段と、そのカウント値を受信して可変動弁機構の動作位置を算出する動作位置検出手段との通信が開始されるまで、換言すれば可変動弁機構の動作位置検出が可能になるまでは、動作位置の変化を伴う可変動弁機構の駆動が禁止される。従って、検出される動作位置が目標位置となるように可変動弁機構の駆動を制御する場合にあって、動作位置検出が可能となる前に可変動弁機構の駆動制御が開始されるといったことがなくなる。逆にいえば、正確な動作位置情報が検出されるようになってから、動作位置の変化を伴う可変動弁機構の駆動制御が開始されるようになる。そのため、上記カウント手段と上記動作位置検出手段とを備え、検出された動作位置が目標位置となるように可変動弁機構の駆動を制御する制御装置に対して電源供給が開始された直後に生じやすい当該可変動弁機構の不安定な動作を抑えることができるようになる。そして、その結果、可変動弁機構の不安定な動作に起因して発生する不具合、例えば不要な機関出力の増大やノッキングの発生、あるいは可変動弁機構の破損といった不具合の発生も抑えることができる。

なお、動作位置の変化を伴う可変動弁機構の駆動制御が禁止されている間は、請求項２に記載の構成によるように、可変動弁機構の動作位置を一定位置に保持することにより、上述したような当該可変動弁機構の不安定な動作をより適切に抑えることができるようになる。

また、機関停止後にあっては可変動弁機構の駆動が停止されるため、その動作位置は変化することがない。従って、請求項３に記載の発明によるように、機関停止後に可変動弁機構の駆動が停止されたときの当該可変動弁機構の動作位置を、上記基準位置として学習することにより、その学習された基準位置と上記カウント値に基づき、機関運転開始後の可変動弁機構の動作位置、すなわち機関運転中の可変動弁機構の動作位置を適切に検出することができるようになる。

以下、この発明にかかる可変動弁機構の制御装置に具体化した一実施形態について、図１〜図６を併せ参照して説明する。
図１に、同制御装置が適用されるエンジンについてそのシリンダヘッド周りの断面構造を示す。

この図１に示すように、このエンジン１には、シリンダヘッド２、シリンダブロック３、及びピストン５によって燃焼室６が区画形成されており、この燃焼室６には吸気通路７及び排気通路８が接続されている。そして、吸気通路７と燃焼室６との間は、吸気バルブ９の開閉動作によって連通・遮断され、排気通路８と燃焼室６との間は、排気バルブ１０の開閉動作によって連通・遮断される。

シリンダヘッド２には、吸気バルブ９及び排気バルブ１０を駆動するための吸気カムシャフト１１及び排気カムシャフト１２が設けられている。これら吸気カムシャフト１１及び排気カムシャフト１２は、エンジン１のクランクシャフトの回転力を利用して回転駆動される。また、吸気カムシャフト１１及び排気カムシャフト１２には、それぞれ吸気カム１１ａ及び排気カム１２ａが設けられている。そして、吸気カムシャフト１１と一体回転する吸気カム１１ａによって吸気バルブ９は開閉動作され、排気カムシャフト１２と一体回転する排気カム１２ａによって排気バルブ１０は開閉動作される。

また、吸気カム１１ａと吸気バルブ９との間には、吸気バルブ９のバルブ特性、より詳細には吸気バルブ９の最大リフト量ＶＬ、及び同吸気バルブ９の開弁期間に相当する吸気カム１１ａの作用角ＩＮＣＡＭを可変とする可変動弁機構１４が設けられている。この可変動弁機構１４の駆動を通じて、燃焼室６に導入される吸入空気量を多く必要とする機関運転状態になるほど、最大リフト量ＶＬ及び作用角ＩＮＣＡＭ（開弁期間）は大きくされる。これは最大リフト量ＶＬ及び作用角ＩＮＣＡＭが大きくなるほど、吸気通路７から燃焼室６への空気の吸入が効率よく行われ、吸入空気量に関する上記要求を満たすことが可能になるためである。

次に、可変動弁機構１４の詳細な構造について説明する。
同可変動弁機構１４は、シリンダヘッド２に固定されて吸気カムシャフト１１と平行に延びるパイプ状のロッカシャフト１５、ロッカシャフト１５に挿入された棒状のコントロールシャフト１６、コントロールシャフト１６の軸線を中心に揺動する入力アーム１７、入力アーム１７の揺動に基づき上記軸線を中心に揺動する出力アーム１８等を備えている。

入力アーム１７には、ローラ１９が回転可能に取り付けられており、このローラ１９は、コイルスプリング２０によって吸気カム１１ａ側に押し付けられている。また、出力アーム１８は、その揺動時にロッカアーム２１に押し付けられ、同ロッカアーム２１を介して吸気バルブ９をリフトさせる。

このロッカアーム２１の一端部はラッシュアジャスタ２２によって支持され、同ロッカアーム２１の他端部は吸気バルブ９に接触している。また、ロッカアーム２１は吸気バルブ９のバルブスプリング２４によって出力アーム１８側に付勢されており、これによりロッカアーム２１の一端部と他端部との間に回転可能に支持されたローラ２３が出力アーム１８に押し付けられている。従って、吸気カム１１ａの回転に基づき入力アーム１７及び出力アーム１８が揺動すると、出力アーム１８がロッカアーム２１を介して吸気バルブ９をリフトさせ、吸気バルブ９の開閉動作が行われる。

この可変動弁機構１４では、ロッカシャフト１５内に配置されたコントロールシャフト１６を軸方向に変位させることで、入力アーム１７と出力アーム１８との揺動方向についての相対位置を変更することが可能になっている。このように、入力アーム１７と出力アーム１８との揺動方向について、それらの相対位置を変更することにより、上記吸気バルブ９の最大リフト量ＶＬ及び作用角ＩＮＣＡＭが可変とされる。すなわち、入力アーム１７と出力アーム１８とを揺動方向について互いに接近させるほど、吸気バルブ９の最大リフト量ＶＬ及び作用角ＩＮＣＡＭはともに同期しながら小さくなり、その結果、燃焼室６に導入される吸入空気量は少なくなる。逆に、入力アーム１７と出力アーム１８とを揺動方向について互いに離間させるほど、吸気バルブ９の最大リフト量ＶＬ及び作用角ＩＮＣＡＭはともに同期しながら大きくなり、その結果、燃焼室６に導入される吸入空気量は多くなる。

次に、可変動弁機構１４を駆動するべく上記コントロールシャフト１６を軸方向に変位させるための駆動機構、及びその駆動機構を駆動制御する制御装置について、図２を参照して説明する。

同図２に示されるように、コントロールシャフト１６の末端（図中右端）には、ブラシレスモータ４７が変換機構４８を介して連結されている。この変換機構４８によって、ブラシレスモータ４７の回転運動は、コントロールシャフト１６の軸方向への直線運動に変換される。そして、上記ブラシレスモータ４７の所定の回転角範囲内での回転駆動、例えば同モータ４７の１０回転分の回転角範囲（０〜３６００°）内での回転駆動を通じて、コントロールシャフト１６が軸方向に変位させられ、可変動弁機構１４が駆動される。

ちなみに、ブラシレスモータ４７を正回転させると、コントロールシャフト１６は先端（図中左端）側に変位し、入力アーム１７と出力アーム１８との揺動方向についての相対位置が互いに接近するように変更される。また、コントロールシャフト１６の先端側（図中左端）への最大変位量は、規制部材であるストッパによって規定されており、これにより可変動弁機構１４にあって最大リフト量ＶＬ及び作用角ＩＮＣＡＭが小さくなる側への可動端が規定されている。一方、ブラシレスモータ４７を逆回転させると、コントロールシャフト１６は末端（図中右端）側に変位し、入力アーム１７と出力アーム１８との揺動方向についての相対位置が互いに離間するように変更される。こうしたブラシレスモータ４７の回転駆動による入力アーム１７及び出力アーム１８の揺動方向についての相対位置の変更を通じて、吸気カム１１ａの回転により出力アーム１８が揺動したときの吸気バルブ９の最大リフト量ＶＬ及び作用角ＩＮＣＡＭが可変とされる。

ブラシレスモータ４７には、その回転角を検出する２つの位置センサＳ１、Ｓ２が設けられている。
各位置センサＳ１，Ｓ２は、ブラシレスモータ４７の回転時、同モータ４７のロータと一体回転する４８極の多極マグネットの磁気に応じて、図３（ａ）及び（ｂ）に示されるようなパルス状の信号、すなわちハイ信号「Ｈ」とロー信号「Ｌ」とを交互に出力するものである。また、各位置センサＳ１，Ｓ２からのパルス信号は、互いに位相をずらした状態で出力されるようになっており、モータ正回転時には位置センサＳ１からのパルス信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジがそれぞれ、位置センサＳ２からのパルス信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジよりも先に生じる。すなわち、こうしたパルス信号の波形が得られるように上記ロータに対する各位置センサＳ１，Ｓ２の周方向位置が定められている。なお、各位置センサＳ１，Ｓ２の内の一方のセンサから出力されるパルス信号のエッジは、ブラシレスモータ４７の７．５°回転毎に発生している。また、上記一方のセンサからのパルス信号は、他方のセンサからのパルス信号に対し、ブラシレスモータ４７の３．７５°回転分だけ位相をずらした状態となっている。従って、位置センサＳ１，Ｓ２からのパルス信号のエッジ間隔は３．７５°となっている。

上記各センサＳ１、Ｓ２の出力線やブラシレスモータ４７の電力線は、可変動弁機構１４の駆動制御、換言すればブラシレスモータ４７の回転駆動制御を行うモータ用制御装置３０に接続されている。

このモータ用制御装置３０は、各種演算処理を実行するＣＰＵ、その制御に必要なプログラムやデータの記憶されたＲＯＭ、ＣＰＵの演算結果が一時的に記憶されるＲＡＭ、外部との間で信号を入・出力するための入・出力ポート等を備えており、機能別に、センサ信号処理部３１、電源供給部３２、及び演算部３３等が構成されている。

センサ信号処理部３１は、上記入力ポートを介して入力された各位置センサＳ１、Ｓ２の信号に基づき、ブラシレスモータ４７の相対回転角を検出する。
電源供給部３２は、上記出力ポートを介してブラシレスモータ４７に電力供給を行う。より詳細には、演算部３３から出力される切換信号に応じてブラシレスモータ４７の各通電相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に対する電力供給を行う。

演算部３３は、センサ信号処理部３１にて検出されたブラシレスモータ４７の相対回転角に基づいて同ブラシレスモータ４７の絶対回転角を算出する。そして、その絶対回転角を可変動弁機構１４の動作位置情報として、上記出力ポートから後述するエンジン用制御装置５０に送信する。また、エンジン用制御装置５０から出力される絶対回転角の目標値を上記入力ポートを介して受信し、ブラシレスモータ４７の現在の絶対回転角がその目標値に一致するように、上記電源供給部３２を介してブラシレスモータ４７の駆動を制御する。

エンジン１の各種制御を行うエンジン用制御装置５０は、各種演算処理を実行するＣＰＵ、その制御に必要なプログラムやデータの記憶されたＲＯＭ、ＣＰＵの演算結果が一時的に記憶されるＲＡＭ、外部との間で信号を入・出力するための入・出力ポート等を備えて構成されている。

エンジン用制御装置５０の入力ポートには、上記演算部３３からの各種信号が入力されるほか、以下のような各種センサ及びスイッチなども接続されている。
・自動車の運転者によって踏み込み操作されるアクセルペダルの踏み込み量（アクセル操作量ＡＣＣＰ）を検出するアクセルセンサ５１。

・エンジン１の吸気通路７に設けられたスロットルバルブの開度（スロットル開度ＴＡ）を検出するスロットルセンサ５２。
・上記吸気通路７を介して燃焼室６に吸入される空気の量、すなわち吸入空気量ＧＡを検出するエアフロメータ５３。

・エンジン１の出力軸の回転に対応する信号を出力して機関回転速度ＮＥの検出等に用いられるクランク角センサ５４。
・自動車の運転者により切り換え操作され、現在の切換位置に対応した信号を出力するイグニッションスイッチ５５。

エンジン用制御装置５０は、上記各種センサ等から入力した検出信号や、演算部３３からの各種信号等に基づいて機関運転状態を把握する。そして、その把握した機関運転状態に基づき、モータ用制御装置３０を介してブラシレスモータ４７を駆動し、コントロールシャフト１６を軸方向に変位させることで、可変動弁機構１４を駆動させる。これにより機関運転状態に応じた吸気バルブ９のバルブ特性制御が行われる。

吸気バルブ９のバルブ特性、すなわち吸気バルブ９の最大リフト量ＶＬ及び作用角ＩＮＣＡＭを精密に制御するには、可変動弁機構１４の動作位置を正確に検出するとともに、その検出される動作位置が機関運転状態に応じたバルブ特性に対応する目標位置となるように同可変動弁機構１４の駆動を制御する必要がある。ここで、可変とされる上記最大リフト量ＶＬ及び作用角ＩＮＣＡＭは、コントロールシャフト１６の軸方向の位置に対応しており、このコントロールシャフト１６の軸方向の位置は、ブラシレスモータ４７の上記所定回転角範囲内での回転角に対応している。従って、ブラシレスモータ４７の回転角を正確に検出することにより、可変動弁機構１４の動作位置を正確に検出することが可能である。

そうしたブラシレスモータ４７の回転角についてその検出手順を、図３に示すタイムチャート及び図４に示すフローチャートを併せ参照して説明する。
図３において、（ａ）、（ｂ）は、ブラシレスモータ４７の回転時において、位置センサＳ１、Ｓ２から出力されるパルス信号の波形パターンを示している。また、（ｃ）、（ｄ）は、ブラシレスモータ４７の回転時において、位置カウント値Ｐ及びストロークカウント値Ｓがどのように推移するのかを示している。

なお、上記位置カウント値Ｐは、エンジン１を運転開始する際のイグニッションスイッチ５５のオン操作（イグニッションオン）後、ブラシレスモータ４７の回転角がどれだけ変化したか、その相対回転角を表すものである。つまり、同ブラシレスモータ４７の回転に伴って移動するコントロールシャフト１６の相対移動量、いわば可変動弁機構１４の相対移動量を表す値である。更に、上記ストロークカウント値Ｓは、ブラシレスモータ４７の上記所定回転角範囲（１０回転分）において、コントロールシャフト１６を最も先端側に変位させたときのブラシレスモータ４７の回転位置を基準（０°）とした同モータ４７の回転角に相当するものであり、ブラシレスモータ４７の絶対回転角を表している。つまり、このストロークカウント値Ｓは、ブラシレスモータ４７の回転に伴って移動するコントロールシャフト１６の絶対位置、いわば可変動弁機構１４の動作位置を表す値である。

図４に、位置カウント値Ｐ及びストロークカウント値Ｓを変化させるためのカウント処理についてその手順を示す。このカウント処理は、モータ用制御装置３０により、位置センサＳ１、Ｓ２からのパルス信号のエッジ間隔に対応する時間間隔よりも短い間隔をもって周期的に実行される。

本処理が開始されると、まず、上記センサ信号処理部３１によって、各位置センサＳ１、Ｓ２からのパルス信号の出力パターンに基づき、同パルス信号のエッジ毎に位置カウント値Ｐが増減される（Ｓ１００）。詳しくは、図５に示すように、位置センサＳ１、Ｓ２のうち、一方のセンサからパルス信号の立ち上がりエッジ或いは立ち下がりエッジのいずれが生じているか、及び他方のセンサからハイ信号「Ｈ」或いはロー信号「Ｌ」のいずれが出力されているかに応じて、位置カウント値Ｐには、「＋１」或いは「−１」が加算される。なお、同図５において、「↑」はパルス信号の立ち上がりエッジを表し、「↓」はパルス信号の立ち下がりエッジを表している。こうした処理を実行して得られる位置カウント値Ｐは、各位置センサＳ１、Ｓ２からのパルス信号のエッジを計数した値となっている。

ここで、ブラシレスモータ４７の正回転中であれば、位置カウント値Ｐは、図３（ａ）及び（ｂ）に示される位置センサＳ１、Ｓ２からのパルス信号のエッジ毎に「１」ずつ加算されてゆき、図３（ｃ）中の右方向に変化してゆく。また、ブラシレスモータ４７の逆回転中であれば、位置カウント値Ｐは、上記エッジ毎に「１」ずつ減算されてゆき、図３（ｃ）中の左方向に変化してゆく。なお、この位置カウント値Ｐは、イグニッションスイッチ５５のオフ操作（イグニッションオフ）がなされたとき、「０」にリセットされる。従って、位置カウント値Ｐは、イグニッションオン後にコントロールシャフト１６が軸方向にどれだけ変位したか、換言すれば可変動弁機構１４の動作位置がどれだけ変化したかを示す値となる。

このようして位置カウント値Ｐが算出されると、同位置カウント値Ｐは上記演算部３３に送信され、同位置カウント値Ｐを受信した演算部３３によって、ストロークカウント値Ｓが算出されて（図４のＳ１１０）、本処理は一旦終了される。このストロークカウント値Ｓは、次のように算出される。

まず、機関停止後にあっては可変動弁機構１４の駆動が停止されるため、その動作位置は変化することがない。そこで、機関停止後に可変動弁機構１４の駆動が停止されたときの当該可変動弁機構１４の動作位置、換言すればそのときのストロークカウント値Ｓが基準位置Ｐｓｔとして、モータ用制御装置３０に設けられた不揮発性メモリ（例えばＥＥＰＲＯＭ等）に書き込まれる。そして、ステップＳ１１０では、予め学習された基準位置Ｐｓｔに位置カウント値Ｐを加算して得られる値がストロークカウント値Ｓとされる。このように基準位置Ｐｓｔを学習し、同基準位置Ｐｓｔ及び位置カウント値Ｐに基づいてストロークカウント値Ｓが更新されることにより、機関運転開始後の可変動弁機構１４の動作位置、すなわち機関運転中に変化する可変動弁機構１４の動作位置が適切に検出される。このステップＳ１１０の処理により、図３に示すごとく、ブラシレスモータ４７の正回転中であれば、位置カウント値Ｐの増大分に合わせて、ストロークカウント値Ｓ（図３（ｄ））も増大される。また、ブラシレスモータ４７の逆回転中であれば、位置カウント値Ｐの減少分に合わせて、ストロークカウント値Ｓ（図３（ｄ））も減少される。

モータ用制御装置３０は、こうしてストロークカウント値Ｓが算出されると、エンジン用制御装置５０から出力される絶対回転角の目標値に対応した目標ストロークカウント値Ｓｐを算出する。そして、上記カウント処理にて算出されるストロークカウント値Ｓが目標ストロークカウント値Ｓｐと一致するようにブラシレスモータ４７の回転駆動制御を、すなわち可変動弁機構１４の駆動制御を行う。

ところで、上記ストロークカウント値Ｓを算出するためには、センサ信号処理部３１から送信された位置カウント値Ｐが演算部３３にて受信されなければならない。しかし、機関始動時や、電源の瞬断発生後における電圧復帰時等のように、モータ用制御装置３０への電源供給が開始された直後にあっては、センサ信号処理部３１の送信処理及び演算部３３の受信処理がともに開始されるまでにある程度の時間がかかる。従って、モータ用制御装置３０への電源供給が開始されても、それら各処理が開始されるまでは、換言すればセンサ信号処理部３１と演算部３３との通信処理が開始されるまではストロークカウント値Ｓの算出を行うことができない。そのため、モータ用制御装置３０への電源供給開始直後にあっては、正確な動作位置情報に基づいた可変動弁機構１４の駆動制御を実行することができず、同機構１４の動作は不安定になる。

このように可変動弁機構１４の動作が不安定になると、例えば最大リフト量ＶＬ及び作用角ＩＮＣＡＭが不必要に大きくなって吸入空気量が増大し、不要な機関出力の増大を招くおそれがある。また、そうした吸入空気量の増大によって実圧縮比が過度に増大するなどしてノッキングが発生してしまうといった不都合が生じるおそれもある。また、コントロールシャフト１６の可動端を規定する上記ストッパに当該コントロールシャフト１６が激突し、可変動弁機構１４が破損したりするおそれもある。

そこで、本実施形態では、モータ用制御装置３０への電源供給が開始された直後に生じやすい可変動弁機構１４の不安定な動作を抑えるべく、以下に説明する可変動弁機構の駆動可否判定処理を実行するようにしている。

図６に、その駆動可否判定処理の処理手順を示す。なお、本処理は、モータ用制御装置３０に電源供給が開始され、演算部３３にて当該処理の実行が可能となった後、所定期間毎に繰り返し実行される。

本処理が開始されると、センサ信号処理部３１と演算部３３との通信が開始されたか否かが判定される（Ｓ２００）。ここでは、センサ信号処理部３１から送信された位置カウント値Ｐを演算部３３が受信した場合に肯定判定される。そして、センサ信号処理部３１と演算部３３との通信が開始された場合には（Ｓ２００：ＹＥＳ）、本処理は終了されて、可変動弁機構１４に対して通常の駆動制御が行われる。すなわち、上述したように、ブラシレスモータ４７の回転角が、機関運転状態に基づいて設定される目標バルブ特性に対応する回転角となるようにブラシレスモータ４７は駆動制御される。

一方、センサ信号処理部３１と演算部３３との通信が未だ開始されていない場合には（Ｓ２００：ＮＯ）、動作位置の変化を伴う可変動弁機構１４の駆動制御、言い換えれば回転角の変化を伴うブラシレスモータ４７の駆動制御が禁止される（Ｓ２１０）。ここで、ブラシレスモータ４７への電力供給を禁止することで可変動弁機構１４の駆動制御を禁止するようにすれば、動作位置が検出されていない状態で可変動弁機構１４が駆動されるといったことについては抑えることができる。しかし、そのようにブラシレスモータ４７への電力供給を禁止してしまうと、当該ブラシレスモータ４７には何ら駆動力が付与されないため、ブラシレスモータ４７は自由に回転してしまう。その結果、例えば外力等が付与されるとブラシレスモータ４７が回転してしまい、可変動弁機構１４の動作位置は少なからず不安定になるおそれがある。

そこで、ステップＳ２１０にて、動作位置の変化を伴う可変動弁機構１４の駆動制御が禁止されると、その後、可変動弁機構１４の動作位置は一定位置に保持されて（Ｓ２２０）、本処理は一旦終了される。この動作位置の保持は、モータ用制御装置３０への電源供給が開始される直前の可変動弁機構１４の動作位置を保持できるように、ブラシレスモータ４７の通電相に対して電力を供給するとともに、その通電相の切り換えを禁止することで実施される。

以上説明した本実施形態によれば、以下の作用効果を得ることができる。
（１）可変動弁機構１４の相対移動量に相当する位置カウント値Ｐを算出するセンサ信号処理部３１と、その位置カウント値Ｐを受信して可変動弁機構１４の動作位置（ストロークカウント値Ｓ）を算出する演算部３３との通信が開始されるまで、動作位置の変化を伴う可変動弁機構１４の駆動を禁止するようにしている。換言すれば、可変動弁機構１４の動作位置検出が可能になるまで、動作位置の変化を伴う可変動弁機構１４の駆動を禁止するようにしている。従って、検出される動作位置が目標位置となるように可変動弁機構１４の駆動を制御する場合にあって、動作位置検出が可能となる前に可変動弁機構１４の駆動制御が開始されるといったことがなくなる。逆にいえば、正確な動作位置情報が検出されるようになってから、動作位置の変化を伴う可変動弁機構１４の駆動制御が開始されるようになる。そのため、上記センサ信号処理部３１と上記演算部３３とを備え、検出された動作位置が目標位置となるように可変動弁機構１４の駆動を制御するモータ用制御装置３０に対して電源供給が開始された直後に生じやすい当該可変動弁機構１４の不安定な動作を抑えることができるようになる。そして、その結果、可変動弁機構１４の不安定な動作に起因して発生する上記不具合、例えば不要な機関出力の増大やノッキングの発生、あるいは可変動弁機構１４の破損といった不具合の発生も抑えることができる。

（２）動作位置の変化を伴う可変動弁機構１４の駆動制御が禁止されている間は、当該可変動弁機構１４の動作位置を一定位置に保持するようにしているため、上述したような当該可変動弁機構１４の不安定な動作をより適切に抑えることができるようになる。

（３）位置センサＳ１，Ｓ２から出力されるパルス信号のエッジを計数した位置カウント値Ｐを算出し、その位置カウント値Ｐ及び予め学習された基準位置Ｐｓｔに基づいて可変動弁機構の動作位置（ストロークカウント値Ｓ）を算出するようにしている。ここで、機関停止後にあっては可変動弁機構１４の駆動が停止されるため、その動作位置は変化することがない。そこで、機関停止後に可変動弁機構１４の駆動が停止されたときの当該可変動弁機構１４の動作位置を、上記基準位置Ｐｓｔとして学習するようにしており、これにより、機関運転開始後の可変動弁機構１４の動作位置、すなわち機関運転中の可変動弁機構１４の動作位置を適切に検出することができるようになる。

なお、上記実施形態は以下のように変更して実施することもできる。
・図６に示したステップＳ２２０の処理、すなわち可変動弁機構１４の動作位置を一定位置に保持する処理を省略し、動作位置の変化を伴う可変動弁機構１４の駆動制御を禁止する際には、ブラシレスモータ４７への電力供給を禁止するようにしてもよい。この場合にも、モータ用制御装置３０に対して電源供給が開始されてからセンサ信号処理部３１と演算部３３との通信が開始されるまでの間で生じやすい可変動弁機構１４の不安定な動作を抑えることができる。

・２つの位置センサＳ１、Ｓ２を設けるようにしたが、そうした位置センサの数の変更や同センサの検出対象である多極マグネットの極数の変更を通じて各位置センサからのパルス信号のエッジ間隔を変更することも可能である。

・ブラシレスモータ４７と一体回転する多極マグネットの磁気に応じてパルス信号を出力する位置センサＳ１，Ｓ２を設ける代わりに、ブラシレスモータ４７の回転に伴いパルス信号を出力する他のセンサ、例えば光学式のセンサを設けるようにしてもよい。この場合、ブラシレスモータ４７と一体回転するスリット付円板の厚さ方向側方にそれぞれ発光素子と受光素子を備える光学式のセンサを周方向に設け、ブラシレスモータ４７の回転時に当該センサからパルス信号を出力させるようにする。そして、この場合の各センサからのパルス信号の出力パターンについては、スリット付円板におけるスリットのパターン、及び、光学式のセンサの数や位置によって調整することが可能である。

・可変動弁機構１４をブラシレスモータ４７で駆動するようにしたが、その他の駆動装置にて可変動弁機構１４を駆動する場合にも本発明は同様に適用することもできる。
・上記実施形態では、可変動弁機構１４にて吸気バルブ９のバルブ特性を変更するようにしたが、排気バルブ１０のバルブ特性を変更する場合、あるいは吸気バルブ９及び排気バルブのバルブ特性を変更する場合にも、本発明は同様に適用することができる。

・上実施形態で説明した可変動弁機構１４は一例であり、他の構成で吸気バルブ９や排気バルブ１０といった機関バルブのバルブ特性（例えば、開時期、閉時期、開弁期間、あるいは最大リフト量等）を可変とする可変動弁機構であっても、本発明は同様に適用することができる。

本発明にかかる可変動弁機構の制御装置を具体化した一実施形態にあって、これが適用されるエンジンのシリンダヘッド周りの構造を示す拡大断面図。 同実施形態において、可変動弁機構を駆動する駆動機構、及びその駆動機構を制御する制御装置を示す模式図。 （ａ）〜（ｄ）は、ブラシレスモータの回転角の変化に対する位置センサＳ１，Ｓ２のパルス信号の波形、位置カウント値Ｐの推移、及びストロークカウント値Ｓの推移を示すタイムチャート。 同実施形態において、位置カウント値Ｐ及びストロークカウント値Ｓを変化させるカウント処理の処理手順を示すフローチャート。 位置センサＳ１，Ｓ２からの信号に応じた位置カウント値Ｐの加減算態様を示す表。 同実施形態において、可変動弁機構の駆動可否判定処理の処理手順を示すフローチャート。

符号の説明

１…エンジン、２…シリンダヘッド、３…シリンダブロック、５…ピストン、６…燃焼室、７…吸気通路、８…排気通路、９…吸気バルブ、１０…排気バルブ、１１…吸気カムシャフト、１１ａ…吸気カム、１２…排気カムシャフト、１２ａ…排気カム、１４…可変動弁機構、１５…ロッカシャフト、１６…コントロールシャフト、１７…入力アーム、１８…出力アーム、１９…ローラ、２０…コイルスプリング、２１…ロッカアーム、２２…ラッシュアジャスタ、２３…ローラ、２４…バルブスプリング、３０…モータ用制御装置、３１…センサ信号処理部（カウント手段）、３２…電源供給部、３３…演算部（動作位置検出手段）、４７…ブラシレスモータ、４８…変換機構、５０…エンジン用制御装置、５１…アクセルセンサ、５２…スロットルセンサ、５３…エアフロメータ、５４…クランク角センサ、５５…イグニッションスイッチ。

Claims (3)

1. 機関バルブのバルブ特性を可変とする可変動弁機構と、同可変動弁機構が一定量動作するごとにパルス信号を出力する位置センサと、同位置センサから出力されるパルス信号のエッジを計数したカウント値を算出するカウント手段と、同カウント手段にて計数されたカウント値及び予め学習された基準位置に基づいて前記可変動弁機構の動作位置を検出する動作位置検出手段とを備え、その検出される動作位置が目標位置となるように前記可変動弁機構の駆動を制御する可変動弁機構の制御装置において、
   前記カウント手段と前記動作位置検出手段との通信が開始されるまで、前記動作位置の変化を伴う前記可変動弁機構の駆動制御を禁止する
   ことを特徴とする可変動弁機構の制御装置。
2. 前記動作位置の変化を伴う前記可変動弁機構の駆動制御が禁止されている間は、同可変動弁機構の動作位置を一定位置に保持する
   請求項１に記載の可変動弁機構の制御装置。
3. 機関停止後に前記可変動弁機構の駆動が停止されたときの当該可変動弁機構の動作位置を前記基準位置として学習する
   請求項１または２に記載の可変動弁機構の制御装置。

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