JP2008157049A - 内燃機関の可変動弁制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】制御軸を回転駆動することで、機関バルブのリフト量を連続的に変化させる可変動弁機構において、最小リフト位置を定めるストッパ位置に対応するセンサ出力を学習させるときに、センサ取り付け部の撓みにより学習精度が低下することを防止する。
【解決手段】エンジンの停止時に、制御軸の回転角度のフィードバック制御における目標をストッパ方向に変化させることで、制御軸を最小リフト側のストッパに押し付ける。ここで、制御軸を回転駆動するモータの操作量を所定値に制限することで、押し付けトルクが過剰になることを防止する。そして、エンジン回転が停止すると、モータの操作量を０にして電力供給を遮断することで、ストッパに対する押し付けトルクを弱めて、センサ取り付け部の撓みを軽減する。その後、制御軸の回転角度を検出するセンサの出力が安定すると、そのときのセンサ出力を最小リフト位置に対応する値として学習させる。
【選択図】図４

Description

本発明は、内燃機関の可変動弁制御装置に関し、詳しくは、制御軸の回転角度に応じて機関バルブの開特性を可変とする可変動弁機構において、前記制御軸がストッパに押し当てられる回転角度を学習する技術に関する。

特許文献１には、制御軸をアクチュエ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が連続的に変化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アクチュエータを制御し、前記制御軸の回転角度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。
特開２００５−１８８２８６号公報

ところで、前記センサ出力の学習においては、最小リフト・最小作動角に相当する回転角度を定めるストッパに向けて前記制御軸を回動させ、前記制御軸がストッパに突き当たった状態でのセンサ出力を学習させていた。
しかし、制御軸がストッパに突き当たっている状態でアクチュエータのトルクを加え続けると、前記アクチュエータのトルクによってセンサ取り付け部に撓みが生じ、これによって制御軸の回転が停止しているにも関わらずセンサ出力が変動してしまい、学習精度が悪化するという問題があった。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、センサ取り付け部の撓みによる学習精度の悪化を回避できるように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って制御軸をストッパに押し付け、その後アクチュエータの駆動トルクを弱め、該駆動トルクを弱めた状態でのセンサの出力を学習することを特徴とする。
上記発明によると、アクチュエータによって制御軸をストッパに押し付けることで、ストッパの位置まで確実に制御軸を回転させ、その後、アクチュエータの駆動トルクを弱めることでセンサ取り付け部の撓みを軽減し、前記撓みによるセンサ出力の変動を抑止した状態で、ストッパ位置に相当するセンサ出力を学習させる。

従って、制御軸の回転がストッパで制限される位置でのセンサ出力を、精度良く学習させることができ、機関バルブ（吸・排気バルブ）の開特性の制御精度を向上させることができる。
請求項２記載の発明は、機関停止時に学習を行い、かつ、機関回転の停止が判断されていることを条件に、アクチュエータの駆動トルクを弱めることを特徴とする。

上記発明によると、機関の回転中は機関回転に伴うトルク変動が制御軸に作用し、制御軸が振れるため、機関回転が停止して回転に伴う振動がなくなってから、アクチュエータの駆動トルクを弱めて学習を行わせる。
従って、機関の回転に伴う制御軸の振動によって学習精度が低下することを回避できる。

請求項３記載の発明は、アクチュエータの操作量及び／又はセンサの出力から、制御軸がストッパに押し付けられていることを判断し、アクチュエータの駆動トルクを弱めることを特徴とする。
上記発明によると、アクチュエータの操作量が閾値を超えたり、アクチュエータの操作量が制限値に張り付いたりしている場合、及び／又は、センサ出力がストッパ位置付近の出力レベルで安定している場合に、制御軸がストッパに押し当てられていると判断し、アクチュエータの駆動トルクを弱め、センサ出力を学習させる。

従って、制御軸がストッパに押し当てられている状態を的確に判断できる。
請求項４記載の発明は、アクチュエータの駆動トルクを弱めた後であって、センサの出力が安定しているときに、センサの出力を学習することを特徴とする。
上記発明によると、アクチュエータの駆動トルクを弱めることで、センサ取り付け部の撓みが戻されてセンサ出力が変動する状態が、学習対象から除外される。

従って、センサ取り付け部の撓みが戻されて安定した状態でのセンサ出力を学習させることができる。
請求項５記載の発明は、前記アクチュエータがモータであり、前記学習手段が、前記モータへの電源供給をオフすることで、駆動トルクを弱めることを特徴とする。
上記発明によると、制御軸をモータで回転駆動する可変動弁機構において、モータの駆動トルクで制御軸をストッパに押し付け、その後、モータへの電源供給をオフすることで、押し付けトルクを弱めてからセンサ出力の学習を行わせる。

従って、センサ取り付け部の撓みを確実に戻してから、センサ学習を行わせることができる。
請求項６記載の発明は、アクチュエータの駆動トルクを徐々に弱めることを特徴とする。
上記発明によると、アクチュエータの駆動トルクを弱めるときに、駆動トルクをステップ的に変化させるのではなく、制御軸をストッパに押し付けている状態から徐々に押し付けトルクを弱めて、センサ取り付け部の撓みを徐々に軽減させる。

従って、センサ取り付け部の撓みが戻されるときの衝撃を抑制して、センサ出力の振動を防止できる。
請求項７記載の発明は、アクチュエータによって制御軸をストッパに押し付けるときのアクチュエータの操作量に制限を加えることを特徴とする。
上記発明によると、アクチュエータの駆動トルクによって制御軸をストッパに押し付けるときに、アクチュエータの操作量に制限を加えることで、押し付けトルクを制限する。

従って、制御軸がストッパに対して過大なトルクで押し付けられて、センサ取り付け部の撓みが過剰に大きくなることを防止できる。

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（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を噴射する。
そして、燃焼室１０６内に吸引された燃料は、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。
尚、燃料を燃焼室１０６内に直接噴射させる機関であってもよく、また、燃料を圧縮着火させる機関であってもよい。
前記排気バルブ１０７は、排気カムシャフト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の開特性を可変とする可変動弁機構として、ＶＥＬ（Variable valve Event and Lift）機構１１２及びＶＴＣ（Variable valve Timing Control）機構１１３が設けられ、吸気バルブ１０５の開特性は、前記ＶＥＬ機構１１２及びＶＴＣ機構１１３によって変更される。
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変化させる機構であり、ＶＴＣ機構１１３は、クランクシャフト１２０に対する吸気駆動軸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変化させる機構である。

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，目標吸入空気量などを演算すると共に、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。

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の基準回転位置毎に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Ｔｗを検出する水温センサ１１９、後述する吸気駆動軸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からの検出信号が入力されると共に、イグニッションスイッチ１３４のオン・オフ信号が入力される。

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（駆動偏心軸部）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（第１リンク）と、吸気駆動軸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（制御偏心軸部）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（第２リンク）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突起状の可動側ストッパ１３ａが、図示省略した固定側ストッパに当接することで、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のリフト量減少側への回動が制限されるようになっている。
尚、前記モータ１７がアクチュエータに相当する。また、最小リフト位置を定めるストッパと共に、最大リフト位置を定めるストッパを備えることができる。

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。
制御手段としてのエンジンコントロールユニット１１４には、前記制御軸１３の回転角度を検出する角度センサ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に印加される電圧の向き及び電圧の大きさをフィードバック制御する。

尚、本実施形態のＶＥＬ機構１１２では、バルブ開閉の反力がリフト量の減少方向に働くため、リフト量の増大状態を維持させるためには、前記反力に抗するモータトルクが常時要求される。
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。
前記ＶＴＣ機構１１３としては、例えば、吸気側駆動軸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、クランクシャフトに対する吸気側駆動軸の回転位相を変化させる機構を用いる。

但し、可変動弁機構を、前記ＶＥＬ機構１１２及びＶＴＣ機構１１３からなるものに限定するものではなく、ストッパで回転範囲が制限される制御軸と、該制御軸を回転駆動するアクチュエータとを含み、前記制御軸の回転角度に応じて機関バルブの開特性を可変とする可変動弁機構を少なくとも備えればよい。
ところで、前記ＶＥＬ機構１１２の制御においては、制御軸１３の回転角度を前記角度センサ１３３の出力から検出し、この回転角度の検出値が、目標リフト量（目標作動角）に対応する目標回転角度に近づくように、前記モータ１７への電力供給をフィードバック制御する。

前記フィードバック制御においては、前記検出値と目標値との偏差に基づき、前記モータ１７への電力供給をオン・オフする制御信号のデューティ比を変化させることで、モータ１７の印加電圧を制御する。
ここで、前記デューティ比は符号付きで算出され、プラスのデューティ比とマイナスのデューティ比とは、モータ１７に対する電圧印加の方向が異なることを示し、電圧印加の方向が切り替えられることでモータ１７による回転駆動力の方向が反転し、制御軸１３をリフトの増大方向に回転させるトルクを発生させる状態と、制御軸１３をリフトの減少方向に回転させるトルクを発生させる状態とに切り換えられるものとする。

上記のように、前記角度センサ１３３における出力から制御軸１３の実際の回転角度を検出して、モータ１７をフィードバック制御するため、前記角度センサ１３３の出力と制御軸１３の実際の角度との相関にずれが生じていると、実際の回転角度を誤検出し、目標リフト量への制御精度が低下する。
そこで、前記エンジンコントロールユニット１１４は、前記可動側ストッパ１３ａが固定側ストッパに当接する、最小リフト位置での角度センサ１３３の出力を学習して、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、学習手段としての機能を有している。

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詳細を示す。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、ステップＳ１０１では、前記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、故障診断の結果、前記ＶＥＬ機構１１２及び角度センサ１３３が正常であると診断されていること、イグニッションスイッチ１３４がオンからオフに切り換えられた（エンジン１０１の停止時である）ことなどを判断する。
前記ＶＥＬ機構１１２及び角度センサ１３３の正常状態で、イグニッションスイッチ１３４がオンからオフに切り換えられると、ステップＳ１０２へ進む。

ステップＳ１０２では、モータ１７のオフ処理判定がなされているか否かを判断し、オフ処理判定がなされていない場合に、ステップＳ１０３へ進む。
ステップＳ１０３では、制御軸１３の目標回転角度（目標リフト量）をストッパ位置（最小リフト）に向けて強制的に一定速度で変化させ、該目標回転角度に従って前記モータ１７をフィードバック制御させる。

尚、前記ステップＳ１０３において、前記目標回転角度（目標リフト量）は、ストッパ位置（最小リフト量）に相当する回転角度に制限されることなく、ストッパ位置（最小リフト量）に相当する回転角度に到達した後もそれまでの速度及び方向を保って、最小リフトよりも小さいリフト領域へ変化させるものとする（図５参照）。
目標回転角度を上記のようにストッパ位置に向けて変化させると、図５に示すように、リフト量を増大させる方向へのモータトルクが減少制御され、これにより、バルブ開閉の反力によりリフトを減少させる方向に働く力が勝って、制御軸１３がリフト量の減少方向に徐々に回転することになる。

しかし、制御軸１３の回転がストッパで制限され、制御軸１３の回転が停止すると、目標回転角度がそのまま徐々に変化するのに対して、角度センサ１３３で検出される実際の回転角度が変化しないために、制御偏差が拡大する。
その結果、モータ１７の印加電圧は、０に向けて減少変化され、０になっても制御偏差が縮小しないことから、モータ１７の印加電圧の方向が、リフトを積極的に減少させる方向、即ち、制御軸１３をストッパに向けて回転させる方向のモータトルクを発生させるべく反転され、制御軸１３がモータトルクによってストッパに押し付けられることになる。

本実施形態では、リフトを増大させる方向に働く印加電圧（操作量）をプラスで示し、リフトを減少させる方向に働く印加電圧（操作量）をマイナスで示すものとする。
ここで、制御軸１３をリフト量の減少方向に回転させるモータトルクを発生させる操作量（デューティ比）にリミッタ（＜０）を設けてある。
ステップＳ１０４では、前記モータ１７の操作量が前記リミッタ以下になっているか否かを判断し、前記リミッタ以下であれば、ステップＳ１０５へ進んで、操作量（印加電圧）を前記リミッタとすることで、リミッタを下回る操作量に設定され、制御軸１３がリミッタを超えるモータトルクでストッパに押し付けられることがないようにする。

これにより、過剰に大きなトルクで制御軸１３がストッパに対して押し付けられることが回避される。
ステップＳ１０６では、エンジン回転数（rpm）が０になったか否か、即ち、エンジン１０１の回転が停止したか否かを、クランク角センサ１１７からの検出信号に基づいて判断する。

そして、エンジン１０１の回転が停止すると、ステップＳ１０７へ進み、モータ１７への電力供給をオフにする（操作量を０にする）処理の実行判定を行う。
ステップＳ１０７でオフ処理判定を行うと、次にステップＳ１０２へ進んだときに、オフ処理判定がなされていると判断されることで、ステップＳ１０８へ進む。
ステップＳ１０８では、モータ１７の操作量（デューティ比）が０になっているか否かを判別し、操作量が０になっていなければ、ステップＳ１１１へ進んで、操作量を０にすることでモータ１７への電力供給を遮断する。

操作量が０にされることで、次回は、ステップＳ１０８からステップＳ１０９へ進む。
ステップＳ１０９では、角度センサ１３３の出力が最小リフト付近で安定しているか否かを判断する。
例えば、角度センサ１３３の出力が最小リフト付近の所定領域内であって、所定時間内での最大出力値と最小出力値との差が閾値未満であるときに、角度センサ１３３の出力が安定していると判断する。

角度センサ１３３の出力が安定していると判断された場合には、ステップＳ１１０へ進み、そのときの角度センサ１３３の出力を、制御軸１３がストッパで回転が制限される位置での出力、即ち、最小リフト位置での出力として学習する。
最小リフト位置でのセンサ出力を学習すると、角度センサ１３３の出力と制御軸１３の回転角度（リフト量）との相関を前記学習結果に基づいて修正し、該修正後の相関に基づいて制御軸１３の回転角度（リフト量）の検出を行わせるようにする。

モータトルクで制御軸１３がストッパに押し付けられている状態では、センサ取り付け部に撓みが生じ、これによって制御軸１３の回転が停止しているにも関わらず角度センサ１３３の出力が変動してしまい、最小リフト位置の学習精度が悪化する。
更に、エンジン１０１の回転中では、エンジン１０１の振動に伴って制御軸１３が振動し、これによって角度センサ１３３の出力が変動し、最小リフト位置の学習精度が悪化する。

そこで、上記実施形態では、モータトルクで制御軸１３をストッパに押し付けた後、モータ１７への電力供給を遮断することで、センサ取り付け部の撓みを軽減し、かつ、エンジン回転が停止した後で制御軸１３が振動することがない条件下で最小リフト位置を学習させるから、最小リフト位置を高精度に学習させることができる。
更に、モータ１７への電力供給を遮断し、その後エンジン回転が停止したときに、センサ出力が安定していることを確認するから、センサ出力の変動が残っている状態で学習されてしまうことを回避できる。

上記実施形態では、制御軸１３がストッパに押し付けられる位置まで回転駆動されるのに要する時間に対して、エンジン１０１の回転が停止するまでに要する時間が十分に長いことから、エンジン１０１の回転が停止していると判断されたときには、制御軸１３がストッパに押し付けられる位置まで回転駆動されているものと見なして、最小リフト位置の学習を行わせている。

但し、例えば、ストッパに突き当たるときの衝撃を弱めるために、目標リフト量をリフトの減少方向に変化させるときの速度をより遅くする場合には、制御軸１３がストッパに押し付けられる位置まで回転駆動されていることを確認してから、モータ１７への電力供給を遮断させることが好ましい。
具体的には、目標リフト量が最小リフト量を下回る閾値以下にまで低下していること、及び／又は、モータ１７の操作量が前記リミッタに張り付いている（操作量が所定値以下である）ときに、制御軸１３がストッパに押し付けられる位置まで回転駆動されていると判断し、この状態でエンジン１０１が停止したときに、モータ１７への電力供給を遮断させるようにすることができる。

また、上記実施形態では、モータ１７への電力供給を遮断してモータトルクを０にしたが、モータ１７の印加電圧を低下させて制御軸１３をストッパに押し付けるモータトルクを弱めるようにすることができる。
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。
図６のフローチャートにおいて、ステップＳ２０１では、学習条件が成立しているか否かを判別する。

第２実施形態は、エンジン１０１の運転中に最小リフト位置の学習を行わせるものであり、学習条件としては、前記ＶＥＬ機構１１２及び角度センサ１３３が正常であることの他、吸気バルブ１０５のリフト量を強制的に最小リフトに制御してもエンジン１０１の運転性を大きく損ねることがない運転条件（例えば減速燃料カット時など）であるときに、学習条件が成立していると判断する。

学習条件が成立している場合には、ステップＳ２０２へ進む。
ステップＳ２０２では、モータ１７のオフ処理判定がなされているか否かを判断し、オフ処理判定がなされていない場合に、ステップＳ２０３へ進む。
ステップＳ２０３では、目標回転角度（目標リフト量）をストッパ位置（最小リフト）に向けて強制的に一定速度で変化させ、該目標リフトに従って前記モータ１７をフィードバック制御させる（図７参照）。

第２実施形態でのモータ１７の操作量（デューティ比）とモータトルクとの相関は、第１実施形態と同様であり、前記フィードバック制御は、第１実施形態と同様に行われるものとする。
ステップＳ２０４では、目標リフト量が最小リフト量を下回る閾値以下にまで低下しているか否かを判断する。

そして、目標リフト量が前記閾値以下にまで低下していれば、ステップＳ２０５へ進む。
ステップＳ２０５では、モータ１７の操作量（デューティ比）が、第１実施形態で説明したリミッタに張り付いているか否かを判別する（図７参照）。
ここで、目標リフト量が前記閾値以下にまで低下して、かつ、モータ１７の操作量（デューティ比）がリミッタに張り付いている場合には、制御軸１３がストッパに押し付けられているものと判断し、ステップＳ２０６へ進む。

ステップＳ２０６では、角度センサ１３３の出力が最小リフト付近で安定しているか否かを、前記ステップＳ１０９と同様にして判断する。
そして、角度センサ１３３の出力が安定していれば、ステップＳ２０７へ進み、モータ１７への電力供給をオフにする（操作量を０にする）処理の実行判定を行う。
この結果、次回ステップＳ２０２へ進むと、オフ処理判定がなされていると判断されて、ステップＳ２０８へ進む。

尚、角度センサ１３３の出力が安定しているか否かの判断に代えて、目標リフト量が前記閾値以下にまで低下して、かつ、モータ１７の操作量（デューティ比）がリミッタに張り付いている状態が、所定時間以上継続しているか否かを判断させることができる。
ステップＳ２０８では、モータ１７の操作量（デューティ比）が０になっているか否かを判別し、モータ１７の操作量が０になっていなければ、ステップＳ２１１へ進んで、操作量を０にしてモータ１７への電力供給を遮断する。

操作量を０にしたことで、次回からは、ステップＳ２０８からステップＳ２０９へ進むことになる。
ステップＳ２０９では、角度センサ１３３の出力が最小リフト付近で安定しているか否かを判断する。
そして、角度センサ１３３の出力が安定していると判断された場合には、ステップＳ１１０へ進み、そのときの角度センサ１３３の出力を、制御軸１３がストッパで回転が制限される位置での出力、即ち、最小リフト位置での出力として学習する（図７参照）。

最小リフト位置でのセンサ出力を学習すると、角度センサ１３３の出力と制御軸１３の回転角度（リフト量）との相関を前記学習結果に基づいて修正し、該修正後の相関に基づいて制御軸１３の回転角度（リフト量）の検出を行わせるようにする。
上記実施形態においても、モータトルクで制御軸１３をストッパに押し付けた後、モータ１７への電力供給を遮断することで、センサ取り付け部の撓みを軽減するから、撓みによってセンサ出力が変動することを回避して、最小リフト位置を高精度に学習させることができる。

また、目標リフト量及びモータ１７の操作量に基づいて、モータトルクで制御軸１３がストッパに押し付けられているか否かを判断するので、制御軸１３がストッパに押し当たる状態に確実になってから、モータトルクを弱めることができ、これによっても、最小リフト位置を高精度に学習させることができる。
上記第２実施形態においても、モータ１７への電力供給を遮断する代わりに、モータ１７の印加電圧を低下させて制御軸１３をストッパに押し付けるトルクを弱めるようにすることができる。

また、第２実施形態では、最小リフト位置を学習させたが、最大リフト側の制御軸１３の回転がストッパで制限される場合には、この最大リフト側のセンサ出力を同様にして学習させることができる。
図８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。
図８のフローチャートにおいて、ステップＳ３０１では、学習条件が成立しているか否かを判別する。

ここで判別させる学習条件は、第２実施形態と同様に、前記ＶＥＬ機構１１２及び角度センサ１３３が正常であることの他、吸気バルブ１０５のリフト量を強制的に最小リフトに制御してもエンジン１０１の運転性を大きく損ねることがない運転条件（例えば減速燃料カット時など）であるか否かを判別させるものとする。
ステップＳ３０２では、モータ１７の操作量（デューティ比）の変更処理判定がなされているか否かを判別し、変更処理判定がなされていない場合には、ステップＳ３０３へ進む。

ステップＳ３０３では、モータ１７の操作量（デューティ比）を通常のフィードバック制御によって決定された値から強制的に一定速度で減少させるようにする。
即ち、第３実施形態では、目標に向けたフィードバック制御によって最小リフト位置にまで制御軸１３を回転させるのではなく、目標リフト量や角度センサ１３３による検出角度とは無関係に、モータ１７の操作量を強制的に減少させる。

ステップＳ３０４では、前記ステップＳ３０３の処理によってモータ１７の操作量（デューティ比）が所定値Ｂ以下にまで低下したか否かを判断する（図９参照）。
前記所定値Ｂ（＜０）は、制御軸１３をリフト量の減少方向に回動させるトルクを発生させ、制御軸１３を所定以上の押し付け力でストッパに押し付けることができる操作量として予め記憶されている。

ステップＳ３０４で、モータ１７の操作量（デューティ比）が所定値Ｂ以下にまで低下したと判断されると、ステップＳ３０５へ進み、角度センサ１３３の出力が最小リフト付近で安定しているか否かを判断する。
これにより、モータ１７の操作量（デューティ比）が所定値Ｂ以下にまで低下したことで、制御軸１３がストッパに押し付けられる状態になっているか否かを確認する。

そして、角度センサ１３３の出力が安定している場合には、ステップＳ３０６へ進み、モータ１７の操作量（デューティ比）の変更処理の実行判定を行う。
この結果、次回ステップＳ３０２へ進むと、ステップＳ３０２からステップＳ３０７へ進むようになり、ステップＳ３０７では、モータ１７の操作量（デューティ比）が所定値Ａになっているか否かを判別する。

前記所定値Ａは、０＞所定値Ａ＞所定値Ｂであって、センサ取り付け部に過剰な撓みを発生させることのない、ストッパへの押し付けトルクを発生させる値として予め記憶されている。
ステップＳ３０７では、モータ１７の操作量（デューティ比）が所定値Ａになっていないと判断されると、ステップＳ３１０へ進み、モータ１７の操作量（デューティ比）を前記所定値Ｂから前記所定値Ａにまで変更する処理を行う。

前記ステップＳ３１０の変更処理においては、そのときの操作量（デューティ比）から、所定値Ｃ（第１基準値）にまでステップ的に変化させた後、前記所定値Ｃから所定値Ａ（第２基準値）にまで一定速度で変更させ、センサ取り付け部の撓みが徐々に低減されるようにすることで（図９参照）、撓みが低減されるときの衝撃を緩和する。
前記所定値Ｃは、０＞所定値Ａ＞所定値Ｂ＞所定値Ｃであって、ストッパへの押し付けトルクを減少変化させる処理の初期値として予め記憶されている。

尚、現状値から所定値Ｃにステップ変化させ、その後所定値Ａにまで徐々に変化させる代わりに、ステップＳ３１０へ進んだときの値から所定値Ｂにステップ的に変化させ、その後所定値Ａにまで徐々に変化させたり、ステップＳ３０６で実行判定を行ったときの操作量にまでステップ的に戻してから、その後所定値Ａにまで徐々に変化させたりすることができる。

ステップＳ３１０の処理でモータ１７の操作量が所定値Ａに変更されると、次回からは、ステップＳ３０７からステップＳ３０８へ進み、角度センサ１３３の出力が最小リフト付近で安定しているか否かを判断する。
そして、角度センサ１３３の出力が安定していれば、ステップＳ３０９へ進み、そのときの角度センサ１３３の出力を、制御軸１３がストッパで回転が制限される位置での出力、即ち、最小リフト位置での出力として学習する（図９参照）。

上記第３実施形態によると、制御軸１３をストッパに確実に押し付けた後、押し付けトルクを軽減させ、弱い力でストッパに押し付けた状態でセンサ出力を学習させるから、センサ取り付け部の撓みによる学習精度の悪化を回避でき、また、エンジンの運転中であっても、最小リフト状態を安定的に維持させることができる。
また、フィードバック制御の目標を変更することで最小リフト位置にまで変化させる構成ではないので、モータ１７の操作量を任意の特性で増減させることができ、ストッパへの確実な押し付けを図りつつ、センサ取り付け部の撓みを所望の特性で軽減させることが容易に行える。

尚、センサ出力が最小リフト付近で安定するようになったときの操作量から、前記リミタや所定値Ａ，Ｂ，Ｃを更新学習させることができる。
また、第１，２実施形態において目標リフト量を変更させる場合、及び／又は、第３実施形態で操作量を所定値Ｂに向けて変化させるときに、変更開始の初期は比較的速い速度で変化させ、制御軸１３がストッパに突き当たる可能性があると判断されるようになった時点で、目標リフト量・操作量の変化速度をより遅く変更することで、ストッパに突き当たるときの衝撃を弱めるようにすることができる。

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）前記可変動弁機構が、前記制御軸及びアクチュエータと共に、前記制御軸に偏心して設けられた制御偏心軸部と、該制御偏心軸部に揺動可能に嵌合するロッカアームと、クランクシャフトに連動して回転する駆動軸に揺動可能に嵌合し、機関バルブを開閉する揺動カムと、前記駆動軸に偏心して設けられた駆動偏心部と、該駆動偏心部と前記ロッカアームの一端とを連係する第１リンクと、前記ロッカアームの他端と前記揺動カムの先端とを連係する第２リンクと、を有し、前記制御軸の回転角度に応じて機関バルブのバルブリフト及び作動角を連続的に変化させる機構であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の内燃機関の可変動弁制御装置。

上記発明によると、制御軸を回転させることで、機関バルブのリフト量及び作動角が連続的に変更される可変動弁機構において、最小又は最大のリフト量・作動角におけるセンサ出力が、ストッパに対する押し付けトルクを弱めた状態で学習される。
従って、機関バルブのリフト量及び作動角が連続的に変更される可変動弁機構において、最小又は最大のリフト量・作動角におけるセンサ出力を高精度に学習でき、機関バルブのリフト量及び作動角を精度良く制御できるようになる。
（ロ）前記制御手段が、前記センサの出力から検出された制御軸の回転角度と該回転角度の目標値との偏差に基づいて、前記アクチュエータをフィードバック制御し、
前記学習手段が、前記目標値を、前記ストッパで回転が制限される値を越えて強制的に変化させることで、前記制御軸を前記ストッパに押し付けることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の内燃機関の可変動弁制御装置。

上記発明によると、制御軸の目標回転角度を、通常の可変範囲内からストッパ位置を超えて制御軸を回転させることになる値にまで変化させ、該目標値に基づいてアクチュエータをフィードバック制御させることで、制御軸をストッパに押し付けるようにする。
従って、通常にフィードバック制御を行わせながら、制御軸をストッパに確実に押し付けることができる。
（ハ）前記学習手段が、前記アクチュエータの操作量を強制的に変化させることで、前記制御軸を前記ストッパに押し付けることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の内燃機関の可変動弁制御装置。

上記発明によると、アクチュエータの操作量を、そのときの目標回転角度とは無関係に、制御軸がストッパに押し付けられる値に強制的に変化させる。
従って、制御軸がストッパに押し付けられる状態を簡便に実現でき、かつ、押し付けトルクを弱める制御も高い自由度で行わせることができる。
（ニ）前記学習手段が、前記操作量が所定値に到達し、かつ、前記センサの出力が安定しているときに、前記制御軸が前記ストッパに押し当てられていると判断することを特徴とする請求項３記載の内燃機関の可変動弁制御装置。

上記発明によると、操作量が、制御軸をストッパに押し当てる値に設定されていて、かつ、センサ出力が安定していて、制御軸の回転がストッパにより停止していると判断されるときに、制御軸が前記ストッパに押し当てられていると判断する。
従って、制御軸がストッパに押し当てられている状態を的確に判断できる。
（ホ）前記学習手段が、前記アクチュエータの操作量を、第１基準値にまでステップ的に変化させた後、前記第１基準値から第２基準値にまで徐々に変化させ、前記操作量を前記第２基準値とした状態で学習を行うことを特徴とする請求項６記載の内燃機関の可変動弁制御装置。

上記発明によると、学習を行うのに適した操作量に、一定の特性で徐々に近づけることができ、撓みが戻されるときの衝撃を抑制し、かつ、センサ出力を変動させることになる撓みを確実に低減させることができる。

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。 前記ＶＥＬ機構の作動角変更機構を示す断面図。 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。 前記第１実施形態における制御軸の目標角度，実角度及びモータ操作量の変化特性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。 前記第２実施形態における制御軸の目標角度，実角度及びモータ操作量の変化特性を示すタイムチャート。 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。 前記第３実施形態における制御軸の実角度及びモータ操作量の変化特性を示すタイムチャート。

符号の説明

３…吸気駆動軸、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 (7)

1. ストッパで回転範囲が制限される制御軸と、前記制御軸を回転駆動するアクチュエータとを含み、前記制御軸の回転角度に応じて機関バルブの開特性を可変とする可変動弁機構と、
   前記制御軸の回転角度に応じた出力を発生するセンサと、
   前記ストッパで前記制御軸の回転が制限される回転角度での前記センサの出力を学習する学習手段と、
   前記学習手段による学習結果に基づいて前記センサの出力から前記制御軸の回転角度を検出し、前記アクチュエータを制御する制御手段と、
   を含んで構成され、
   前記学習手段が、前記アクチュエータによって前記制御軸を前記ストッパに押し付け、その後前記アクチュエータの駆動トルクを弱め、該駆動トルクを弱めた状態での前記センサの出力を学習することを特徴とする内燃機関の可変動弁制御装置。
2. 前記学習手段が、機関停止時に前記学習を行う構成であって、機関回転の停止が判断されていることを条件に、前記アクチュエータの駆動トルクを弱めることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の可変動弁制御装置。
3. 前記学習手段が、前記アクチュエータの操作量及び／又は前記センサの出力から、前記制御軸が前記ストッパに押し付けられていることを判断し、前記アクチュエータの駆動トルクを弱めることを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の可変動弁制御装置。
4. 前記学習手段が、前記アクチュエータの駆動トルクを弱めた後であって、前記センサの出力が安定しているときに、前記センサの出力を学習することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関の可変動弁制御装置。
5. 前記アクチュエータがモータであり、前記学習手段が、前記モータへの電源供給をオフすることで、駆動トルクを弱めることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の内燃機関の可変動弁制御装置。
6. 前記学習手段が、前記アクチュエータの駆動トルクを徐々に弱めることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の内燃機関の可変動弁制御装置。
7. 前記学習手段が、前記アクチュエータによって前記制御軸を前記ストッパに押し付けるときの前記アクチュエータの操作量に制限を加えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の内燃機関の可変動弁制御装置。

Images