JP2010249052A - 可変動弁機構の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】内燃機関のバルブ特性によって変化する物理量に基づいて算出されるバルブ特性と可変動弁機構のアクチュエータの駆動量に基づいて算出されるバルブ特性とのずれが所定値よりも大きい場合に、こうしたずれが算出される2つのバルブ特性のうちの何れに起因するかを特定する。
【解決手段】リフト量可変機構24は、ブラシレスモータ25の回転によりコントロールシャフト46が変位することにより吸気バルブ30の作用角を変更する。電子制御装置70は、ブラシレスモータ25の回転角を示すカウント値に基づく作用角と吸気圧センサ53によって検出される吸気圧力に基づく作用角との偏差が所定値よりも大きい場合には、コントロールシャフト46をHi端に変位させてカウント値を「1000」に更新し、更新の前後においてカウント値が同じ値である場合には、吸気圧力に基づく作用角と実際の作用角とのずれが所定値よりも大きい旨を判定する。
【選択図】図1
【解決手段】リフト量可変機構24は、ブラシレスモータ25の回転によりコントロールシャフト46が変位することにより吸気バルブ30の作用角を変更する。電子制御装置70は、ブラシレスモータ25の回転角を示すカウント値に基づく作用角と吸気圧センサ53によって検出される吸気圧力に基づく作用角との偏差が所定値よりも大きい場合には、コントロールシャフト46をHi端に変位させてカウント値を「1000」に更新し、更新の前後においてカウント値が同じ値である場合には、吸気圧力に基づく作用角と実際の作用角とのずれが所定値よりも大きい旨を判定する。
【選択図】図1
Description
本発明は、内燃機関の機関バルブのバルブ特性を変更する可変動弁機構の制御装置に関する。
従来、内燃機関の機関バルブのバルブ特性を変更する可変動弁機構においては、例えば特許文献1に記載されるように、モータ(アクチュエータ)の回転動作を通じてコントロールシャフト(可動部)が軸方向に変位することに伴い機関バルブの作用角を変更するようにしたものがある。
こうした可変動弁機構においては、コントロールシャフトの位置を高い精度で制御することが作用角を機関運転状態に適した大きさに制御する上で重要となる。そこで、この可変動弁機構においては、モータの回転に伴って変化するストロークカウンタのカウント値に基づいてコントロールシャフトの絶対位置を検出し、これにより機関バルブの作用角を算出するようにしている。
なお、このストロークカウンタのカウント値は、コントロールシャフトの絶対位置を直接的に検出するものではないため、このカウント値に基づいて算出される作用角と実際の作用角とにずれが生じる場合がある。そこで、この種の可変動弁機構においては、こうしたずれが生じている旨が判断されることを条件に、コントロールシャフトを基準位置に変位させるとともに上記ストロークカウンタのカウント値を上記基準位置に対応するカウント値に更新することによりコントロールシャフトの絶対位置を学習し、こうしたずれを解消するようにしている。
ここで、コントロールシャフトの絶対位置の学習条件として、ストロークカウンタのカウント値に基づいて算出される作用角と実際の作用角とにずれが生じているか否かを判断するにあたり、以下のような態様が考えられる。
すなわち、内燃機関において吸気バルブの作用角が変化すると、吸気通路における吸入空気の圧力が変化する。そこで、吸気通路に吸入空気の圧力を検出する吸気圧センサを設け、このセンサによって検出される吸入空気の圧力に基づいて吸気バルブの実際の作用角を算出する。そして、こうして算出される吸気バルブの作用角とストロークカウンタのカウント値に基づいて算出される吸気バルブの作用角とのずれが所定値よりも大きい場合には、ストロークカウンタのカウント値に基づいて算出される吸気バルブの作用角と実際の作用角とにずれが生じている旨を判断する。そして、こうした判断がなされることを条件に、コントロールシャフトの絶対位置を学習する。
ところで、吸気圧センサによって検出される吸入空気の圧力に基づいて算出される作用角と実際の作用角とのずれが所定値よりも大きい場合には、ストロークカウンタのカウント値に基づいて算出される吸気バルブの作用角が実際の作用角と一致している場合であっても、同カウント値に基づく吸気バルブの作用角が実際の作用角とずれていると判断される。そのため、こうした判断がなされることを条件として、ストロークカウンタのカウント値に基づいて算出される吸気バルブの作用角が実際の作用角と一致しているにも拘わらず、コントロールシャフトを基準位置に変位させる学習制御が不必要に実行される。そして、この学習制御が実行された後においても、吸気圧センサによって検出される吸気圧力から算出される作用角と実際の作用角とのずれが所定値よりも大きいことに起因して、再度ストロークカウンタのカウント値に基づいて算出される作用角と実際の作用角とにずれが生じている旨が判断されるため、上記学習制御が再度実行される。そのため、コントロールシャフトを基準位置に変位させる操作が繰り返し実行されることとなり、コントロールシャフト及びその周辺機構の耐久性を低下させる虞がある。
すなわち、このように吸気圧に基づいて算出されるバルブ特性とストロークカウントのカウンタ値に基づいて算出されるバルブ特性とのずれが所定値よりも大きい場合には、こうしたずれが、算出される2つのバルブ特性のうちの何れに起因するものであるかを特定しないと、コントロールシャフトの絶対位置の学習制御が繰り返し実行される虞がある。
なお、こうした問題は、吸気圧センサにより検出される吸入空気の圧力により作用角を算出する場合に限らず、機関バルブのバルブ特性により変化する物理量を検出し、この物理量に基づいてバルブ特性を算出する場合にも生じうる。
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものである。そしてその目的は、内燃機関のバルブ特性によって変化する物理量に基づいて算出されるバルブ特性と可変動弁機構のアクチュエータの駆動量に基づいて算出されるバルブ特性とのずれが所定値よりも大きい場合に、そうしたずれの原因が、算出される2つのバルブ特性のうちの何れに起因するものかを特定す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、上記課題を解決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、内燃機関のバルブ特性を変更すべく変位する可動部と、前記可動部を変位させるべく駆動されるアクチュエータとを備える可変動弁機構の制御装置であって、前記アクチュエータの駆動量を検出する駆動量検出手段と、前記バルブ特性の変更に伴い変化する物理量を検出する物理量検出手段と、前記駆動量検出手段によって検出される前記アクチュエータの駆動量に基づいて算出される前記バルブ特性と前記物理量検出手段によって検出される物理量に基づいて算出される前記バルブ特性とのずれが所定値よりも大きいか否かを判定する第1の判定手段と、前記第1の判定手段により前記ずれが所定値よりも大きい旨が判定されることを条件に、前記可動部を基準位置に変位させるべく前記アクチュエータを駆動するとともに、前記可動部が前記基準位置に到達した旨が判断されたときに、前記駆動量検出手段によって検出される前記アクチュエータの駆動量を予め設定される前記基準位置に対応する基準値に更新して前記可動部の絶対位置を学習する学習制御を実行する学習手段と、前記学習手段による前記更新の前後において前記アクチュエータの駆動量が同じ値であることを条件に、前記物理量検出手段によって検出される物理量に基づいて算出される前記バルブ特性と実際のバルブ特性とのずれが前記所定値よりも大きい旨を判定する第2の判定手段とを備えることを要旨とする。
請求項1に記載の発明は、内燃機関のバルブ特性を変更すべく変位する可動部と、前記可動部を変位させるべく駆動されるアクチュエータとを備える可変動弁機構の制御装置であって、前記アクチュエータの駆動量を検出する駆動量検出手段と、前記バルブ特性の変更に伴い変化する物理量を検出する物理量検出手段と、前記駆動量検出手段によって検出される前記アクチュエータの駆動量に基づいて算出される前記バルブ特性と前記物理量検出手段によって検出される物理量に基づいて算出される前記バルブ特性とのずれが所定値よりも大きいか否かを判定する第1の判定手段と、前記第1の判定手段により前記ずれが所定値よりも大きい旨が判定されることを条件に、前記可動部を基準位置に変位させるべく前記アクチュエータを駆動するとともに、前記可動部が前記基準位置に到達した旨が判断されたときに、前記駆動量検出手段によって検出される前記アクチュエータの駆動量を予め設定される前記基準位置に対応する基準値に更新して前記可動部の絶対位置を学習する学習制御を実行する学習手段と、前記学習手段による前記更新の前後において前記アクチュエータの駆動量が同じ値であることを条件に、前記物理量検出手段によって検出される物理量に基づいて算出される前記バルブ特性と実際のバルブ特性とのずれが前記所定値よりも大きい旨を判定する第2の判定手段とを備えることを要旨とする。
上記構成によれば、アクチュエータの駆動量に基づいて算出されるバルブ特性と実際のバルブ特性とにずれが生じていることに起因して、アクチュエータの駆動量に基づいて算出されるバルブ特性と物理量に基づいて算出されるバルブ特性とのずれが所定値よりも大きい場合には、学習制御によりアクチュエータの駆動量に基づいて算出されるバルブ特性と実際のバルブ特性とのずれが解消される。
一方、アクチュエータの駆動量に基づいて算出されるバルブ特性が実際のバルブ特性と一致しているにも拘わらず、アクチュエータの駆動量に基づいて算出されるバルブ特性と物理量に基づいて算出されるバルブ特性とのずれが所定値よりも大きいと判定された場合には、学習制御において可動部が基準位置に到達した際、前記更新がなされる前にアクチュエータの駆動量は基準値となっている。したがって、学習制御における更新の前後においてアクチュエータの駆動量は同じ値となる。そのため、このような場合には、第2の判定手段が、第1の判定手段により前記ずれが所定値よりも大きい旨が判定された原因が、アクチュエータの駆動量に基づいて算出されるバルブ特性と実際のバルブ特性とにずれが生じていたことが原因ではなく、物理量検出手段によって検出される物理量に基づいて算出されるバルブ特性と実際のバルブ特性とのずれが所定値よりも大きいことが原因であったと判断することができる。このようにして、アクチュエータの駆動量に基づいて算出されるバルブ特性と物理量に基づいて算出されるバルブ特性とのずれが所定値よりも大きい旨が判定された原因が、物理量検出手段によって検出される物理量に基づいて算出されるバルブ特性と実際のバルブ特性とのずれが所定値よりも大きいことが原因であったことを特定することができる。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記所定値として、算出前記物理量検出手段によって検出される物理量に基づいて算出される前記バルブ特性と実際のバルブ特性とのずれを示す値が設定されることを要旨とする。
上記構成によれば、アクチュエータの駆動量に基づいて算出されるバルブ特性と物理量に基づいて算出されるバルブ特性とのずれが、物理量に基づいて算出されるバルブ特性と実際のバルブ特性とのずれよりも大きいか否かが第1の判定手段によって判定することになる。そのため、第1の判定手段により、前記ずれが所定値よりも大きい旨が判定される場合には、アクチュエータの駆動量に基づいて算出されるバルブ特性と実際のバルブ特性とにずれが生じている可能性が高いと判断することができる。したがって、アクチュエータの駆動量に基づいて算出されるバルブ特性が実際のバルブ特性と一致しているにも拘わらず学習制御が実行されることを抑制しつつ、アクチュエータの駆動量に基づいて算出されるバルブ特性と実際のバルブ特性とにずれが生じている可能性が高い場合には、学習制御を適切に実行することができる。
また、請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記第2の判定手段によって前記ずれが所定値よりも大きい旨が判定されることを条件に、前記物理量検出手段によって検出される物理量に基づいて算出される前記バルブ特性を、前記駆動量検出手段によって検出される前記アクチュエータの駆動量に基づいて算出される前記バルブ特性と前記物理量検出手段によって検出される物理量に基づいて算出される前記バルブ特性とのずれに基づいて補正することを要旨とする。
上記構成によれば、物理量に基づいて算出される前記バルブ特性が上記態様にて補正されることにより、物理量検出手段によって検出される物理量に基づいて算出されるバルブ特性と実際のバルブ特性とのずれを解消することができる。したがって、物理量に基づいて算出されるバルブ特性と実際のバルブ特性とのずれが解消された後に、第1の判定手段がアクチュエータの駆動量に基づいて算出されるバルブ特性と物理量に基づいて算出されるバルブ特性とのずれが所定値よりも大きい旨を判定した場合には、アクチュエータの駆動量に基づいて算出されるバルブ特性と実際のバルブ特性とにずれが生じている可能性が高いと判断することができる。これにより、アクチュエータの駆動量に基づいて算出されるバルブ特性が実際のバルブ特性と一致しているにも拘わらず学習制御が実行されることを抑制しつつ、アクチュエータの駆動量に基づいて算出されるバルブ特性と実際のバルブ特性とにずれが生じている可能性が高い場合には、学習制御を適切に実行することができる。
また、請求項4に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記第2の判定手段によって前記ずれが所定値よりも大きい旨が判定されることを条件に、前記物理量検出手段によって検出される物理量を、前記駆動量検出手段によって検出される前記アクチュエータの駆動量に基づいて算出される前記バルブ特性と前記物理量検出手段によって検出される物理量に基づいて算出される前記バルブ特性とのずれに基づいて補正することを要旨とする。
第2の判定手段によって前記ずれが所定値よりも大きい旨が判定される場合には、物理量検出手段によって検出される物理量と実際の物理量とにずれが生じている可能性が高い。この点、上記構成によれば、物理量検出手段によって検出される物理量と実際の物理量とのずれを解消することができるため、物理量検出手段によって検出される物理量に基づいて算出されるバルブ作用角と実際の作用角とのずれも解消される。したがって、そうしたずれが解消された後に、第1の判定手段がアクチュエータの駆動量に基づいて算出されるバルブ特性と物理量に基づいて算出されるバルブ特性とのずれが所定値よりも大きい旨を判定した場合には、アクチュエータの駆動量に基づいて算出されるバルブ特性と実際のバルブ特性とにずれが生じている可能性が高いと判断することができる。これにより、アクチュエータの駆動量に基づいて算出されるバルブ特性が実際のバルブ特性と一致しているにも拘わらず学習制御が実行されることを抑制しつつ、アクチュエータの駆動量に基づいて算出されるバルブ特性と実際のバルブ特性とにずれが生じている可能性が高い場合には、学習制御を適切に実行することができる。
請求項5に記載の発明は、内燃機関のバルブ特性を変更すべく変位する可動部と、前記可動部を変位させるべく駆動されるアクチュエータとを備える可変動弁機構の制御装置であって、前記アクチュエータの駆動量を検出する駆動量検出手段と、前記バルブ特性の変更に伴って変化する物理量を検出する物理量検出手段と、前記駆動量検出手段によって検出される前記アクチュエータの駆動量に基づいて算出される前記バルブ特性と前記物理量検出手段によって検出される物理量に基づいて算出される前記バルブ特性とのずれが所定値よりも大きいことを条件に、前記アクチュエータの駆動量に基づいて算出される前記バルブ特性と実際のバルブ特性とにずれが生じている旨を判定する第1の判定手段と、前記第1の判定手段によって前記ずれが生じている旨が判定されることを条件に、前記可動部を基準位置に変位させるべく前記アクチュエータを駆動するとともに、前記可動部が前記基準位置に到達した旨が判断されたときに、前記駆動量検出手段によって検出される前記アクチュエータの駆動量を予め設定される前記基準位置に対応する基準値に更新して前記可動部の絶対位置を学習する学習制御を実行する学習手段と、前記学習手段による前記更新の前後において前記アクチュエータの駆動量が同じ値であることを条件に、前記第1の判定手段による前記ずれが生じている旨の判定が誤判定である旨を判定する第2の判定手段とを備えることを要旨とする。
上記構成によれば、第1の判定手段によるアクチュエータの駆動量に基づいて算出されるバルブ特性と実際のバルブ特性とにずれが生じている旨の判定が正しい場合には、学習制御によりこのずれが解消される。一方、アクチュエータの駆動量に基づいて算出されるバルブ特性が実際のバルブ特性と一致している場合には、学習制御において可動部が基準位置に到達した際、前記更新がなされる前にアクチュエータの駆動量は前記基準値となる。したがって、アクチュエータの駆動量は、学習制御における更新の前後において同じ値となる。そのため、このような場合には、第2の判定手段は、第1の判定手段が駆動量検出手段によって検出されるアクチュエータの駆動量に基づいて算出されるバルブ特性が実際のバルブ特性とずれている旨を判定したことが誤判定である旨を判定することができる。したがって、前記バルブ特性の変更に伴って変化する物理量を検出する物理量検出手段と、前記駆動量検出手段によって検出される前記アクチュエータの駆動量に基づいて算出される前記バルブ特性と前記物理量検出手段によって検出される物理量に基づいて算出される前記バルブ特性とのずれが所定値よりも大きいことが、物理量検出手段によって検出される物理量に基づくバルブ特性と実際のバルブ特性とのずれに起因するものであると判断することができる。
請求項6に記載の発明は、請求項1〜5の何れかに記載の発明において、前記可変動弁機構は、前記可動部と当接することにより同可動部の変位を規制するストッパを備え、前記学習手段による学習制御においては、前記可動部が前記ストッパに当接した際に前記基準位置に到達した旨が判断されることを要旨とする。
上記構成によれば、駆動量検出手段によって検出されるアクチュエータの駆動量に基づいて算出されるバルブ特性が実際のバルブ特性と一致しているにも拘わらず学習制御が実行されることを抑制することにより、こうした学習制御の実行に起因して可動部がストッパと当接することを抑制することができる。したがって、可動部がストッパと当接することに起因して、可動部やストッパ等の耐久性が低下することを抑制することができる。
以下、本発明にかかる可変動弁機構の制御装置を、車載内燃機関において吸気バルブのバルブ特性を変更する可変動弁機構の制御装置に具体化した一実施形態を、図1〜8を参照して説明する。
図1は、本実施形態にかかる内燃機関10及びその周辺機構を示す模式図である。この図1に示すように、内燃機関10においては気筒11内に形成される燃焼室18と、この燃焼室18に吸入空気を送り込む吸気通路12と、燃焼室18での燃焼により生じた排気が排出される排気通路13が接続されている。
吸気通路12には、スロットルバルブ14が設けられている。このスロットルバルブ14は、スロットルモータ16の駆動制御を通じて開度調整がなされる。なお、本実施形態では、スロットルバルブ14の開度は通常全開に設定されており、燃焼室18内に供給される空気量が調整は、後述するリフト量可変機構24による吸気バルブ30の作用角の調整により行われる。また、吸気通路12には、吸気ポートに燃料を噴射するインジェクタ15が設けられている。さらに吸気通路12には、スロットルバルブ14の開度を検出するスロットルポジションセンサ51、吸気通路12を通過して燃焼室18に吸入される空気の量を検出するためのエアフロメータ52、吸入空気の温度を測定する吸気温センサ50、スロットルバルブ14の下流側における吸気の圧力を検出する吸気圧センサ53が設けられている。
内燃機関10の各気筒11には燃焼室18を臨むように点火プラグ17が配設されており、吸気通路12を流れた空気とインジェクタ15により噴射された燃料との混合気が燃焼室18に供給されると、この点火プラグ17からの火花放電により点火がなされて同混合気が燃焼する。これによりこの燃焼のエネルギーによってピストン26が往復移動して、クランクシャフト20が回転する。そして、燃焼後の混合気は排気として燃焼室18から排気通路13に送り出される。
内燃機関10において、燃焼室18と吸気通路12との間は吸気バルブ30の開閉によって連通・遮断され、燃焼室18と排気通路13との間は排気バルブ32の開閉によって連通・遮断される。これら吸気バルブ30及び排気バルブ32については、クランクシャフト20の回転が伝達される吸気カムシャフト21及び排気カムシャフト22の回転に伴い開閉する。
本実施形態の内燃機関10は、吸気バルブ30のバルブ特性を変更する機構として、バルブタイミング可変機構23とリフト量可変機構24とを備えている。なお、本実施形態では、リフト量可変機構24が上記可変動弁機構を構成している。
バルブタイミング可変機構23は、油圧駆動機構29によりクランクシャフト20に対する吸気カムシャフト21の相対回転位相を調節することにより、吸気バルブ30のバルブタイミングを変更する機構である。より具体的には、図2に示すように、吸気バルブ30の開弁期間を一定に保持した状態で同吸気バルブ30の開弁時期IVO及び閉弁時期IVCを共に進角又は遅角させるものである。
また、リフト量可変機構24は、図3に示すように、吸気バルブ30の開弁期間である作用角を変化させるものである。なお、本実施形態では吸気バルブ30の作用角が大きくなると、これに同期して同吸気バルブ30の最大リフト量も大きくなる。また、リフト量可変機構24により作用角及び最大リフト量を増大させると、吸気バルブ30の開弁時期IVOが進角側に、閉弁時期IVCが遅角側に移行する。
以下に、このリフト量可変機構24について説明する。
図1に示すように、リフト量可変機構24は、アクチュエータとしてのブラシレスモータ25、吸気カムシャフト21に対して平行に延びるロッカーシャフト45、可動部としてのコントロールシャフト46、それらシャフト45,46の軸線を中心に揺動する入力アーム47及び出力アーム48を備えている。そして、クランクシャフト20の回転に伴い吸気カムシャフト21が回転すると、これに伴って回転する吸気カム21aによって入力アーム47が押されて揺動し、同入力アーム47の揺動に伴って出力アーム48も揺動するように構成される。
図1に示すように、リフト量可変機構24は、アクチュエータとしてのブラシレスモータ25、吸気カムシャフト21に対して平行に延びるロッカーシャフト45、可動部としてのコントロールシャフト46、それらシャフト45,46の軸線を中心に揺動する入力アーム47及び出力アーム48を備えている。そして、クランクシャフト20の回転に伴い吸気カムシャフト21が回転すると、これに伴って回転する吸気カム21aによって入力アーム47が押されて揺動し、同入力アーム47の揺動に伴って出力アーム48も揺動するように構成される。
入力アーム47は、吸気カム21aに押しつけられるように図示しないスプリングにより吸気カム21a側に付勢されている。また出力アーム48と吸気バルブ30との間にはロッカアーム41が設けられており、このロッカアーム41の基端部はラッシュアジャスタ42によって支持され、先端部は吸気バルブ30に接触している。さらにロッカアーム41は、吸気バルブ30の図示しないバルブスプリングによって出力アーム48側に付勢されて同出力アーム48に押しつけられている。そして、吸気カム21aの回転に伴って入力アーム47が出力アーム48ともども揺動すると、出力アーム48の揺動がロッカアーム41を介して吸気バルブ30に伝達されて、同吸気バルブ30がリフトされる。
リフト量可変機構24にあっては、上記ロッカーシャフト45がパイプ形状に形成されており、同ロッカーシャフト45の内部に上記コントロールシャフト46が軸線方向に変位可能に配設されている。このリフト量可変機構24においてコントロールシャフト46は、入力アーム47及び出力アーム48に図示しない連結部材を介して接続されており、ロッカーシャフト45に対してコントロールシャフト46が軸線方向に変位することにより、入力アーム47及び出力アーム48の揺動方向についての相対位置の変更が可能となるように構成されている。そして、このように入力アーム47と出力アーム48との揺動方向についての相対位置を変更することによって、吸気カム21aの回転に伴って出力アーム48が揺動したときにおける吸気バルブ30の作用角が変更される。具体的には、入力アーム47と出力アーム48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30の作用角は小さくなる。
次に、リフト量可変機構24において上記コントロールシャフト46を軸線方向に変位させるための駆動機構及び同駆動機構の駆動を制御する制御装置について、図4を参照して説明する。
図4に示すように、コントロールシャフト46の基端部(図4における右端部)は、変換機構27を介してブラシレスモータ25の出力軸25aに連結されている。この変換機構27は、出力軸25aの回転運動をコントロールシャフト46の軸線方向への直線運動に変換するためのものである。すなわち、出力軸25aを正・逆回転させると、その回転が変換機構27によってコントロールシャフト46の往復動に変換される。そして、上記ブラシレスモータ25の所定の回転角範囲(例えば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46が軸線方向に変位させられ、入力アーム47と出力アーム48との揺動方向についての相対位置が変化する。具体的に、このリフト量可変機構24においては、ブラシレスモータ25を正方向に回転させると、コントロールシャフト46がその先端側(図4における左端側)に変位し、入力アーム47と出力アーム48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。一方、ブラシレスモータ25を逆方向に回転させると、コントロールシャフト46は基端側(図4における右端側)に変位し、入力アーム47と出力アーム48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46には、係止部46aが形成されるとともに、内燃機関10のシリンダヘッドカバー19には、この係止部46aが当接可能な2つのストッパ43,44が形成されている。このコントロールシャフト46は、ストッパ43,44によって係止部46aが当接する状態となる2つの変位限界位置の間において変位可能となっている。そして、ブラシレスモータ25の回転角にあってはコントロールシャフト46の先端側の変位限界位置に対応する角度と同基端側の変位限界位置に対応する角度とが限界動作角となり、それら限界動作角により上記所定の回転角範囲が定まる。
なお、コントロールシャフト46は、その係止部46aがストッパ43に当接する変位限界位置(以下「Hi端」という)にあるときに、吸気バルブ30の作用角がその設計最大値になる。一方、コントロールシャフト46が、その係止部46aがストッパ44に当接する変位限界位置(以下「Lo端」という)にあるときに吸気バルブ30の作用角がその設計最小値になる。
本実施形態においては、上記ブラシレスモータ25として三相の巻線を有する4極6巻線のものが採用されている。ブラシレスモータ25は電力を供給する通電相の切り換えを通じて回転駆動される。具体的には、ブラシレスモータ25には切り換え可能な6つの通電パターンが設定されており、同ブラシレスモータ25の駆動を制御する際には、それら通電パターンのうちの一つが選択的に設定されて同ブラシレスモータ25の各相の巻線への通電が行われる。
こうした内燃機関10の各種制御は、車両に搭載された電子制御装置70によって行われる。この電子制御装置70は、各種の演算処理を実行するCPU74、各種の制御に必要なプログラムやデータを記憶する不揮発性メモリ(ROM)75a、入力データや演算結果を一時的に記憶する揮発性メモリ(DRAM)75b、書き換え可能な不揮発性メモリ(EEPROM)75cを備えている。また、電子制御装置70は、外部との間で信号を入・出力するための入・出力ポートを備えている。
電子制御装置70の入力ポートには、後述する3つの電気角センサS1,S2,S3及び2つの位置センサS4,S5が接続されている。本実施形態では、これら各センサS1〜S5及び電子制御装置70が、ブラシレスモータ25の駆動量として回転角を検出する駆動量検出手段を構成している。また、電子制御装置70の入力ポートには、その他の各種センサからの検出信号が入力される。各種センサとしては上記吸気温センサ50、上記スロットルポジションセンサ51、上記吸気圧センサ53、上記エアフロメータ52が挙げられる。さらに各種センサとしては、内燃機関10の冷却水温を検出するための水温センサ54、アクセル操作量を検出するアクセルセンサ56、機関回転速度の算出等のためにクランクシャフト20の回転信号を出力するクランクポジションセンサ55等が挙げられる。また電子制御装置70の出力ポートには、インジェクタ15、点火プラグ17、バルブタイミング可変機構23の油圧駆動回路及びリフト量可変機構24のブラシレスモータ25の駆動回路が接続されている。そして、電子制御装置70は、各種センサの検出信号に基づいてブラシレスモータ25の駆動制御、インジェクタ15による燃料噴射制御、点火時期制御などを実行する。
ここで、電子制御装置70は、ブラシレスモータ25を以下のように駆動制御する。すなわち、電子制御装置70は、各種センサの出力信号に基づいて機関運転状態に応じた吸気バルブ30の作用角制御を実行すべくブラシレスモータ25の目標回転角を設定し、同ブラシレスモータ25の回転角がこの目標回転角となるように制御する。このようにして電子制御装置70によるブラシレスモータ25の駆動制御によりコントロールシャフト46の軸線方向の位置が制御され、これにより吸気バルブ30の作用角が機関運転状態に適した作用角となるように制御される。なお、上述したように、リフト量可変機構24により作用角を増大させると、吸気バルブ30の開弁時期が進角側に、閉弁時期が遅角側に移行するものの、電子制御装置70が、吸気バルブ30の開弁時期が機関運転状態に適した時期となるようにバルブタイミング可変機構23の油圧駆動回路を制御する。
こうして吸気バルブ30の作用角は、コントロールシャフト46の軸線方向における絶対位置、換言すれば、ブラシレスモータ25の回転角に対応したものとなる。そのため、吸気バルブ30の作用角を精度良く制御するためには、ブラシレスモータ25の回転角を正確に検出し、その回転角が目標とするバルブ特性に対応する角度となるようにブラシレスモータ25を駆動することが重要になる。
そこで、本実施形態では、上述した電気角センサS1〜S3及び位置センサS4,S5の出力信号に基づいて、ブラシレスモータ25の回転角を検出するようにしている。以下、ブラシレスモータ25の回転角の検出手順について説明する。
まず、各センサS1〜S5の出力信号について説明する。図5は、ブラシレスモータ25の回転角の変化に伴う各センサS1〜S5の出力信号の推移(同図(a)〜(e))、及びそれら出力信号の変化に応じて変更される各種カウンタのカウント値の推移を示している(同図(f)〜(h))。
図5に示すように、各電気角センサS1〜S3(同図(a)〜(c))はそれぞれ、ブラシレスモータ25の回転時において、同ブラシレスモータ25の出力軸25aと一体回転する8極の多極マグネットの磁気に応じてパルス状の信号、すなわちハイ信号「H」とロー信号「L」とを交互に周期的に出力する。これら電気角センサS1〜S3は、同各電気角センサS1〜S3からのパルス信号が互いにずれたタイミングで出力されるように出力軸25aの周方向において120°毎に配置されている。なお各電気角センサS1〜S3から出力されるパルス信号のエッジはそれぞれブラシレスモータ25の45°回転毎に発生する。また、各電気角センサS1〜S3のうちの一つのセンサからのパルス信号は、他の二つのセンサからのパルス信号に対して、ブラシレスモータ25の30°回転分だけ進んだ回転角あるいは遅れた回転角で発生する。
一方、各位置センサS4,S5(同図(d),(e))はそれぞれ、ブラシレスモータ25の回転時において、同ブラシレスモータ25の出力軸25aと一体回転する48極の多極マグネットの磁気に応じてパルス状の信号、すなわちハイ信号「H」とロー信号「L」とを交互に周期的に出力する。こうしたパルス信号の波形が得られるよう、それら位置センサS4,S5は出力軸25aの周方向において176.25°を隔てて配置されている。なお、各位置センサS4,S5から出力されるパルス信号のエッジはそれぞれブラシレスモータ25の7.5°回転毎に発生する。また、各位置センサS4,S5のうちの一つのセンサからのパルス信号は、他のセンサからのパルス信号に対して、ブラシレスモータ25の3.75°回転分ずれた回転角で発生する。
このように、位置センサS4,S5からのパルス信号のエッジ間隔は、電気角センサS1〜S3からのパルス信号のエッジ間隔(15°)よりも短い間隔(3.75°)となる。また、位置センサS4,S5からのパルス信号のエッジが4回発生する毎に、電気角センサS1〜S3からのパルス信号のエッジが1回発生する。
次に、こうした各センサS1〜S5の出力信号に応じて変更される各種カウンタのカウント値について、図6及び図7に基づいて説明する。
図6は、各種カウンタのカウント値を変更する処理(カウント処理)の具体的な処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される一連の処理は、電子制御装置70により、位置センサS4,S5からのパルス信号のエッジ間隔よりも短い間隔をもって周期的に実行される。
図6は、各種カウンタのカウント値を変更する処理(カウント処理)の具体的な処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される一連の処理は、電子制御装置70により、位置センサS4,S5からのパルス信号のエッジ間隔よりも短い間隔をもって周期的に実行される。
同図6に示すように、この処理では、まずステップS11において、各電気角センサS1〜S3からのパルス信号(図5(a)〜(c))の出力パターンに基づいて電気角カウンタのカウント値Ce(図5(f))が変更される。具体的には、図7(a)に示されるように、各電気角センサS1〜S3から各々ハイ信号「H」とロー信号「L」との何れが出力されているかに応じて、カウント値Ceが「0」〜「5」の範囲内の連続した整数値のうちの何れかに設定されてDRAM75bに記憶される。なおブラシレスモータ25の正回転時には、電気角カウンタのカウント値Ceは「0」→「1」→「2」→「3」→「4」→「5」→「0」といった順序で順方向に変化する。一方、ブラシレスモータ25の逆回転時には、電気角カウンタのカウント値Ceは「5」→「4」→「3」→「2」→「1」→「0」→「5」といった順序で逆方向に変化する。
なお、このカウント値Ceとして設定される各値(0,1,2,3,4,5)は、前述したブラシレスモータ25の6つの通電パターンに各別に対応している。本実施形態では、そうした電気角カウンタのカウント値Ceに基づいてブラシレスモータ25の各相の巻線に対する通電パターンが切り換えられることによって、同ブラシレスモータ25の回転が制御される。
そしてステップS12において、各位置センサS4,S5(図5(d),(e))からのパルス信号の出力パターンに基づいて位置カウンタのカウント値Cp(図5(g))が増減される。この位置カウンタのカウント値Cpは、位置センサS4,S5の一方のセンサの出力信号が立ち上がりエッジ、または立ち下がりエッジになったタイミングで増減される。詳しくは、図7(b)に位置カウンタのカウント値Cpと上記出力パターンとの関係を示すように、位置センサS4,S5の一方のセンサの出力信号が立ち上がりエッジ「↑」あるいは立ち下がりエッジ「↓」のいずれであるか、また他方のセンサの出力信号がハイ信号「H」とロー信号「L」とのいずれであるかに応じて、位置カウンタのカウント値Cpに「+1」または「−1」が加算される。
こうした処理を通じて、位置カウンタのカウント値Cpは、各位置センサS4,S5からのパルス信号がエッジになる毎に、ブラシレスモータ25の正回転時には「1」ずつ加算されるとともに逆回転時には「1」ずつ減算される。なお、この位置カウンタのカウント値Cpは、イグニッションスイッチがオフ操作される度に「0」にリセットされる。したがって、位置カウンタのカウント値Cpは、イグニッションスイッチがオン操作された後におけるブラシレスモータ25の回転角の変化量に相当する値になる。また、位置カウンタのカウント値Cpは、リフト量可変機構24の駆動に基づいて迅速に加減算する必要があるためDRAM75bに記憶される。
その後、ステップS13において、そのように変化する位置カウンタのカウント値Cpに応じてストロークカウンタのカウント値Cs(図5(h))が変更される。具体的には、位置カウンタのカウント値Cpに後述する学習値Prを加算した値(=Cp+Pr)がストロークカウンタのカウント値Csとして設定される。このストロークカウンタのカウント値Csが、ブラシレスモータ25の回転角(駆動量)に相当し、こうしてストロークカウンタのカウント値Csを算出する処理が、ブラシレスモータ25の駆動量の検出に相当する。なお学習値Prは、EEPROM75cに記憶されており、機関停止時におけるストロークカウンタのカウント値Csが次回の機関運転における学習値Prとして記憶されるとともに、後述する学習制御においてストロークカウンタのカウント値Csが更新される際にこの学習値Prも更新される。
本実施形態では、こうして、ブラシレスモータ25の回転角を算出することにより、同カウント値Csに基づくブラシレスモータ25の駆動制御が実行される。
具体的には、ブラシレスモータ25の駆動制御においては、まず、機関運転状態に応じて目標とする吸気バルブ30の作用角が算出され、コントロールシャフト46の絶対位置がこの作用角に対応した位置となるようにブラシレスモータ25の目標回転角が算出される。次に、この目標回転角と上記処理により算出されるストロークカウンタのカウント値Csから把握されるブラシレスモータ25の回転角との偏差に基づいてブラシレスモータ25の制御量が算出される。そして、この制御量に応じてブラシレスモータ25の各相の巻線に対する供給電力量や電力供給時間が調節され、こうした処理を通じてブラシレスモータ25の回転トルクが機関運転状態に見合うように調節される。
具体的には、ブラシレスモータ25の駆動制御においては、まず、機関運転状態に応じて目標とする吸気バルブ30の作用角が算出され、コントロールシャフト46の絶対位置がこの作用角に対応した位置となるようにブラシレスモータ25の目標回転角が算出される。次に、この目標回転角と上記処理により算出されるストロークカウンタのカウント値Csから把握されるブラシレスモータ25の回転角との偏差に基づいてブラシレスモータ25の制御量が算出される。そして、この制御量に応じてブラシレスモータ25の各相の巻線に対する供給電力量や電力供給時間が調節され、こうした処理を通じてブラシレスモータ25の回転トルクが機関運転状態に見合うように調節される。
こうしてストロークカウンタのカウント値Csに基づいてブラシレスモータ25の駆動制御を実行することにより、同モータ25の回転角が目標回転角に制御され、コントロールシャフト46が吸気バルブ30の作用角が機関運転状態に適した作用角となる位置に変位する。
ところで、ストロークカウンタのカウント値Csは、ブラシレスモータ25の回転角を検出するものであり、コントロールシャフト46の絶対位置を直接的に検出するものではない。そのため、例えばバッテリの瞬断等により位置カウンタのカウント値Cpが消失した場合、ストロークカウンタのカウント値Csが示すコントロールシャフト46の絶対位置と実際のコントロールシャフト46の絶対位置とにずれが生じる場合がある。このような場合、ストロークカウンタのカウント値Csは吸気バルブ30の実際の作用角と対応しなくなるため、ストロークカウンタのカウント値Csに基づいてブラシレスモータ25の駆動制御を実行しても、吸気バルブ30の作用角を適切に制御することができないといった事態が生じ得る。
そこで、本実施形態では、ストロークカウンタのカウント値Csに基づいて算出される吸気バルブ30の作用角Xs(以下、「カウント値対応作用角Xs」という)が実際の作用角とずれている旨が判断される場合には、コントロールシャフト46の絶対位置を学習する学習制御を実行することにより、このずれを解消するようにしている。この学習制御では、コントロールシャフト46を基準位置である上記Hi端に変位させ、コントロールシャフト46がストッパ43に当接してHi端に達した旨が判断されたときに、ストロークカウンタのカウント値Csを同Hi端に対応した基準値「1000」に更新することにより、コントロールシャフト46の絶対位置を学習する。なお、本実施形態では、以下のようにして、カウント値対応作用角Xsが実際の作用角とずれているか否かを判断するようにしている。
すなわち、吸気バルブ30の作用角に応じて、吸気通路12における吸気の圧力も変化する。したがって、この吸気の圧力に基づいて吸気バルブ30の作用角Xp(以下、「圧力対応作用角Xp」という)を算出することができる。なお、本実施形態では、この吸気の圧力が、吸気バルブ30の作用角に伴い変化する物理量に相当する。また、この吸気の圧力は、電子制御装置70が吸気圧センサ53の検出信号に基づいて演算を行うことにより検出され、本実施形態では、電子制御装置70及び吸気圧センサ53が物理量検出手段を構成している。そして、こうして算出される圧力対応作用角Xpとカウント値対応作用角Xsとのずれが所定値よりも大きい場合には、カウント値対応作用角Xsと実際の作用角とにずれが生じている旨を判断し、こうした判断がなされることを条件に、上記学習制御が実行される。
ところで、圧力対応作用角Xpと実際の作用角とのずれが所定値よりも大きい場合には、カウント値対応作用角Xsが実際の作用角と一致している場合であっても、同カウント値対応作用角Xsが実際の作用角とずれている旨が判断される。そのため、こうした判断がなされることを条件として、カウント値対応作用角Xsが実際の作用角と一致しているにも拘わらず、コントロールシャフト46をHi端に変位させる学習制御が不必要に実行される。また、この学習制御が実行された後においても、圧力対応作用角Xpと実際の作用角とのずれが所定値よりも大きいことに起因して、カウント値対応作用角Xsと実際の作用角とにずれが生じている旨が再度判断される。したがって、コントロールシャフト46の絶対位置の学習制御が繰り返されるといった事態が生じ、コントロールシャフト46をHi端に変位させ、ストッパ43に突き当てる操作が繰り返し実行されることとなり、コントロールシャフト46、ストッパ43、ブラシレスモータ25及び周辺機構等の耐久性を低下させる虞がある。
そこで、本実施形態では、カウント値対応作用角Xsと圧力対応作用角Xpとのずれが所定値よりも大きい場合には、電子制御装置により、こうしたずれが、算出される2つの作用角Xs,Xpのうちの何れに起因するものであるかを特定するようにしている。そして、圧力対応作用角Xpと実際の作用角とのずれが所定値よりも大きいと判定される場合には、その後においてカウント値対応作用角Xsと圧力対応作用角Xpとのずれが、今回算出された圧力対応作用角Xpと実際の作用角とのずれよりも大きいことを条件に上記学習制御を実行するようにしている。
以下、電子制御装置70により実行される吸気バルブの作用角のずれ特定処理の実行手順について、図8を参照して説明する。この制御は、内燃機関10の運転中において所定周期毎に実行される。
作用角のずれ特定処理がスタートされると、まずステップS21において、ストロークカウンタのカウント値Csに基づいて、カウント値対応作用角Xsが算出されるとともに、吸気圧センサ53の検出信号に基づき検出される吸気の圧力に基づいて、圧力対応作用角Xpが算出される。ここで、カウント値対応作用角Xsは、ストロークカウンタのカウント値Csからコントロールシャフト46の絶対位置を算出し、算出されるコントロールシャフト46の絶対位置に対応する作用角を求めることにより行われる。また、圧力対応作用角Xpは以下のように算出される。
すなわち、基本的には、吸気バルブ30の作用角が大きくなるほど、吸気通路12における吸気の圧力は高くなり、大気圧に近づくようになる。そこで、吸気圧センサ53により検出される吸気の圧力が高いときほど圧力対応作用角Xpの値が大きくなるように当該圧力対応作用角Xpは算出される。なお、本実施形態では、この吸気の圧力が、吸気バルブ30の作用角に伴い変化する物理量に相当する。また、この吸気の圧力は、電子制御装置70が吸気圧センサ53の検出信号に基づいて演算を行うことにより検出され、本実施形態では、電子制御装置70及び吸気圧センサ53が物理量検出手段を構成している。
なお、吸気の圧力は、吸気バルブ30の作用角のみならず、同吸気バルブ30のバルブタイミング、スロットルバルブ14の開度、大気圧、吸気の温度等といった他の影響要因によっても変化する。そこで、吸気の圧力に基づいて算出された圧力対応作用角Xpを、それら他の影響要因に応じて補正することにより、実際の作用角に対する圧力対応作用角Xpの算出精度を向上させることが可能である。
そして、ステップS22において、第1の判定手段としての電子制御装置70により、こうして算出される2つの作用角Xs,Xpとの偏差Xが所定値Xtよりも大きいか否かが判定される。なお、本実施形態では、作用角Xs,Xpとの偏差Xが所定値Xtよりも大きいか否かを判定するにあたり、偏差Xと所定値Xtとの偏差が許容値a(正の値)以上であるか否かを判定するようにしているが、単に偏差Xと所定値Xtとの偏差が「0」よりも大きいか否かを判定するようにしてもよい。
ここで、この所定値Xtは、圧力対応作用角Xpと実際の作用角とのずれ(偏差)を示す値として予め設定されるものである。すなわち、圧力対応作用角Xpの算出に関わる各種センサの出力値の精度や同圧力対応作用角Xpの算出精度が高く、当該圧力対応作用角Xpが適切に算出されている場合には、圧力対応作用角Xpは実際の作用角と一致しており、所定値Xtは「0」となる。しかしながら、吸気圧センサ53等の経年劣化等により、圧力対応作用角Xpと実際の作用角とにずれが生じる場合があり、このようにずれが生じている場合には、圧力対応作用角Xpと実際の作用角とのずれとして所定値Xtが「0」よりも大きい値に設定される。なお、所定値Xtは、初期値が「0」に設定され、本処理において後述するステップS26において更新され、この更新がなされると、次回のルーチンにおいては、更新された所定値Xtが用いられる。
そして、ステップS22において、算出される2つの作用角Xs,Xpの偏差Xと所定値Xtとの偏差が許容値aよりも小さい場合には、仮に偏差Xが所定値Xtを少し上回っていた場合であっても、偏差Xが所定値Xtとには大差がなく実質的に同じであると判断される。このように、カウント値対応作用角Xsと圧力対応作用角Xpとの偏差Xが、圧力対応作用角Xpと実際の作用角とのずれである所定値Xtと同じであると判断された場合には、カウント値対応作用角Xsと実際の作用角とにずれはない又は許容されるものと判断することができる。したがって、このような場合には、コントロールシャフト46の絶対位置を学習する必要がないため、エンドに移り、本処理が一旦終了される。
一方、ステップS22において、算出される2つの作用角Xs,Xpの偏差Xと所定値Xtとの偏差が許容値a以上であり、偏差Xが所定値Xtよりも大きいと判定される場合には、カウント値対応作用角Xsが実際の作用角とずれていると判断される。したがって、ステップS23に移り、学習手段としての電子制御装置70により、コントロールシャフト46の絶対位置を学習する学習制御が実行される。
ステップS23における学習制御では、コントロールシャフト46を基準位置である上記Hi端側に変位させるべく、ブラシレスモータ25が駆動される。そして、コントロールシャフト46がHi端側のストッパ43に当接したと判断されたときに、ストロークカウンタのカウント値CsをHi端に対応した基準値「1000」に更新する。そして、このときの位置カウンタのカウント値Cpと更新されたストロークカウンタのカウント値「1000」とを下式(1)に適用することにより学習値Prが算出され、算出された学習値PrがEEPROM75cに新たな学習値として記憶される。
Pr←Cs−Cp …(1)
こうした学習制御を実行することにより、ストロークカウンタのカウント値Csがコントロールシャフト46の絶対位置を適切に示すようになり、カウント値対応作用角Xsと実際の作用角とのずれが解消される。なお、コントロールシャフト46をHi端に変位させると、吸気バルブ30の作用角が大きくなるため、電子制御装置70がスロットルバルブ14の開度を小さい開度に制御し、これにより学習制御に起因して燃焼室18に供給される空気の量が機関運転状態に適した量よりも多くなることが抑制される。
こうした学習制御を実行することにより、ストロークカウンタのカウント値Csがコントロールシャフト46の絶対位置を適切に示すようになり、カウント値対応作用角Xsと実際の作用角とのずれが解消される。なお、コントロールシャフト46をHi端に変位させると、吸気バルブ30の作用角が大きくなるため、電子制御装置70がスロットルバルブ14の開度を小さい開度に制御し、これにより学習制御に起因して燃焼室18に供給される空気の量が機関運転状態に適した量よりも多くなることが抑制される。
そして、ステップS23において、学習制御が実行された後に、ステップS24に移り、ストロークカウンタのカウント値Csが、ステップS23の学習制御における更新の前後で同じ値であるか否かが判定される。すなわち、上記学習制御においては、コントロールシャフト46がHi端側のストッパ43に当接したと判断されたときに、ストロークカウンタのカウント値CsがHi端に対応した基準値「1000」に更新される。しかしながら、この更新がなされる前に既にカウント値対応作用角Xsが実際の作用角と一致している場合には、学習制御においてコントロールシャフト46がHi端に到達した際において上記更新が行われる前にその値が「1000」となっている。したがって、学習制御における更新の前後においてストロークカウンタのカウント値Csは、ともに「1000」であり、同じ値となる。そのため、ステップS24において、ストロークカウンタのカウント値Csが学習制御の更新前後で同じ値である旨が判定されると、ステップS23の学習制御が実行される前において、ストロークカウンタのカウント値Csに基づいて算出される作用角と実際の作用角とにずれが生じていなかったものと判断することができる。
そこで、ステップS24において、ストロークカウンタのカウント値Csが更新の前後で同じ値であると判定されると、ステップS25に移る。このステップS25では、第2の判定手段としての電子制御装置70によって、圧力対応作用角Xpと実際の作用角とのずれが、カウント値対応作用角Xsと圧力対応作用角Xpとの偏差Xに等しく、所定値Xtよりも大きい旨が判定される。すなわち、ステップS25において、カウント値対応作用角Xsと圧力対応作用角Xpとの偏差Xが所定値Xtよりも大きい旨が判定されたのは、圧力対応作用角Xpと実際の作用角とのずれが所定値Xtよりも大きいことに起因したものであると判定される。なお、ステップS24において、否定判定がなされた場合にはエンドに移り、本処理が一旦終了される。
そして、ステップS25からステップS26に移り、圧力対応作用角Xpと実際の作用角とのずれを示す所定値Xtとして、今回のルーチンで算出された圧力対応作用角Xpと実際の作用角とのずれ、すなわち、カウント値対応作用角Xsと圧力対応作用角Xpとの偏差Xが設定され、本処理が一旦終了される。
このようにして、次回の作用角のずれ特定処理ルーチンにおいては、カウント値対応作用角Xsと圧力対応作用角Xpとの偏差Xが、今回のルーチンにおいて算出された圧力対応作用角Xpと実際の作用角とのずれよりも大きいか否かを判定することとなる。
以上詳述した上記実施形態によれば以下の(1)及び(2)の作用効果を奏することができる。
(1)本実施形態では、電子制御装置70が、カウント値対応作用角Xsと圧力対応作用角Xpとの偏差Xが所定値Xtよりも大きいか否かを判定する。そして、偏差Xが所定値よりも大きい旨が判定されることを条件にコントロールシャフト46をHi端側に変位させてストッパ43に突き当てて同シャフト46の絶対位置を学習する学習制御を実行するようにしている。また、学習制御におけるストロークカウンタのカウント値Csの更新の前後においてこのカウント値Csが同じ「1000」であることを条件に、圧力対応作用角Xpと実際の作用角とのずれが所定値Xtよりも大きい旨を判定するようにしている。
(1)本実施形態では、電子制御装置70が、カウント値対応作用角Xsと圧力対応作用角Xpとの偏差Xが所定値Xtよりも大きいか否かを判定する。そして、偏差Xが所定値よりも大きい旨が判定されることを条件にコントロールシャフト46をHi端側に変位させてストッパ43に突き当てて同シャフト46の絶対位置を学習する学習制御を実行するようにしている。また、学習制御におけるストロークカウンタのカウント値Csの更新の前後においてこのカウント値Csが同じ「1000」であることを条件に、圧力対応作用角Xpと実際の作用角とのずれが所定値Xtよりも大きい旨を判定するようにしている。
これにより、カウント値対応作用角Xsと圧力対応作用角Xpとの偏差Xが所定値Xtよりも大きいことが、カウント値対応作用角Xsと実際の作用角とのずれに起因する場合には、学習制御によりこのずれが解消される。一方、カウント値対応作用角Xsが実際の作用角と一致しているにも拘わらず、カウント値対応作用角Xsと圧力対応作用角Xpとの偏差Xが所定値Xtよりも大きい旨が判定された場合には、カウント値対応作用角Xsと実際の作用角とにずれが生じていたことが原因ではなく、圧力対応作用角Xpと実際の作用角とのずれが所定値Xtよりも大きい旨を判定することができる。これにより、カウント値対応作用角Xsと圧力対応作用角Xpとの偏差Xが所定値Xtよりも大きい旨が判定される場合に、こうした判定がカウント値対応作用角Xsと圧力対応作用角Xpとの何れに起因したものであるかを特定することができる。
(2)本実施形態では、所定値Xtとして、圧力対応作用角Xpと実際の作用角とのずれを示す値を設定するようにしている。したがって、カウント値対応作用角Xsと圧力対応作用角Xpとの偏差Xが、圧力対応作用角Xpと実際の作用角とのずれを示す所定値Xtよりも大きい場合には、カウント値対応作用角Xsが実際の作用角とずれている可能性が高い旨を判断して、コントロールシャフト46の絶対位置を学習することができる。このように所定値Xtを設定することにより、カウント値対応作用角Xsが実際の作用角と一致しているにも拘わらずコントロールシャフト46の絶対位置を学習する学習制御が実行されることを抑制しつつ、カウント値対応作用角Xsと実際の作用角とにずれが生じている可能性が高い場合には、学習制御を適切に実行することができる。
(その他の実施形態)
なお上記実施形態は以下のように適宜変更してもよい。
・上記実施形態では、ステップS26において偏差Xを所定値Xtとして設定する、すなわち所定値Xtを更新するようにした。この他、この所定値Xtを、圧力対応作用角Xpと実際の作用角とのずれを示す値であって予め設定された一定値とするようにしてもよい。
なお上記実施形態は以下のように適宜変更してもよい。
・上記実施形態では、ステップS26において偏差Xを所定値Xtとして設定する、すなわち所定値Xtを更新するようにした。この他、この所定値Xtを、圧力対応作用角Xpと実際の作用角とのずれを示す値であって予め設定された一定値とするようにしてもよい。
この場合には、例えば上記実施形態におけるステップS26の処理を省略する。そして、ステップS22において算出される偏差Xに基づき、次回のずれ特定処理の実行時に算出される圧力対応作用角Xpを補正するようにしてもよい。また、このようにして圧力対応作用角Xpを偏差Xに基づいて補正することに代わり、電子制御装置70が吸気圧センサ53の信号に基づいて吸気圧力を検出する際に、吸気圧力をこの偏差Xに基づいて補正するようにしてもよい。
これにより、圧力対応作用角Xpと実際の作用角とのずれを解消することができるため、次回のずれ特定処理の実行時において、カウント値対応作用角Xsが実際の作用角と一致している場合には、カウント値対応作用角Xsと圧力対応作用角Xpとの偏差Xが所定値Xtよりも大きくないと判定されて、コントロールシャフト46の学習制御が不必要に実行されることを抑制することができる。また、次回のずれ特定処理の実行時において、カウント値対応作用角Xsと圧力対応作用角Xpとの偏差Xが所定値Xtよりも大きいと判定される場合には、圧力対応作用角Xpが実際の作用角とのずれが解消されていると考えられるため、カウント値対応作用角Xsと実際の作用角とがずれている可能性が高いと判断することができる。したがって、カウント値対応作用角Xsが実際の作用角とずれている可能性が高い場合には、コントロールシャフト46の絶対位置を適切に学習することができる。
・上記実施形態では、ステップS22において、カウント値対応作用角Xsと圧力対応作用角Xpとの偏差Xが所定値Xtよりも大きいと判定されると、コントロールシャフト46の絶対位置の学習制御を実行するようにしている。また、ステップS24において、ストロークカウントタのカウント値Csが学習制御の更新前後において同じ値であると判定されると、圧力対応作用角Xpと実際の作用角とのずれが所定値Xt以上であると判定するようにしている。しかしながら、これに代わり、ステップS22において、カウント値対応作用角Xsと圧力対応作用角Xpとの偏差Xが所定値Xtよりも大きいと判定されると、カウント値対応作用角Xsが実際の作用角とずれている旨を判定する。そして、ステップS24において、ストロークカウントタのカウント値Csが学習制御の更新前後において同じ値であると判定されると、カウント値対応作用角Xsが実際の作用角とずれている旨の判定が誤判定である旨を判定するようにしてもよい。
・上記各実施形態では、学習制御としてコントロールシャフト46をHi端に変位させたときにブラシレスモータ25の回転角を示すストロークカウンタのカウント値Csを「1000」に更新するHi端学習を行うようにしている。しかしながら、コントロールシャフト46がLo端に位置するときを基準位置とし、学習制御としてコントロールシャフト46をLo端に変位させたときにブラシレスモータ25の回転角を示すストロークカウンタのカウント値CsをLo端に対応する基準値(例えば「0」)に更新するLo端学習を行うようにしてもよい。
・上記各実施形態では、学習制御においてコントロールシャフト46をストッパ43,44に当接させ、この当接が判断されたときにストロークカウンタのカウント値Csを基準値に更新するようにしている。しかしながら、コントロールシャフト46が基準位置に達したか否かを判断するにあたっては、同シャフト46をストッパ43,44に当接させる必要はなく、例えば、同シャフト46が基準位置に達したことを検出するセンサなどを設けることにより、基準位置に達したか否かを判断するようにしてもよい。なお、その場合は、Hi端又はLo端の間の中間位置をコントロールシャフト46の基準位置とするようにしてもよい。
・上記各実施形態では、作用角の変更に伴い変化する物理量を検出する物理量検出手段として、吸気圧力を検出する吸気圧センサ53を用いるようにしているが、物理量検出手段は、吸気圧センサ53に限定されず、作用角の変更に伴い変化する物理量を検出するものであればよい。例えば、作用角が変更されると、燃焼室18に吸入される空気量が変化するため、エアフロメータ52によって検出される空気の量に基づいて吸気バルブ30の作用角を算出するようにしてもよい。
・上記各実施形態では、可変動弁機構としてのリフト量可変機構24が、可動部としてコントロールシャフト46と、アクチュエータであるブラシレスモータ25を備えている。しかしながら、可変動弁機構はこうした構成に限定されない。例えば、アクチュエータは、ブラシレスモータ25の代わりにステッピングモータを用い、ステッピングモータの駆動量として同モータに入力されるパルス信号のステップ数を用いるようにしてもよい。また、バルブ特性として作用角以外のバルブ特性を変更するものであってもよく、可動部は、軸線方向に変位するコントロールシャフトに限定されない。
10…内燃機関、11…気筒、12…吸気通路、13…排気通路、14…スロットルバルブ、15…インジェクタ、16…スロットルモータ、17…点火プラグ、18…燃焼室、19…シリンダヘッドカバー、20…クランクシャフト、21…吸気カムシャフト、21a…吸気カム、22…排気カムシャフト、23…バルブタイミング可変機構、24…リフト量可変機構、25…ブラシレスモータ、25a…出力軸、26…ピストン、27…変換機構、29…油圧駆動機構、30…吸気バルブ、32…排気バルブ、41…ロッカアーム、42…ラッシュアジャスタ、43,44…ストッパ、45…ロッカーシャフト、46…コントロールシャフト、46a…係止部、47…入力アーム、48…出力アーム、50…吸気温センサ、51…スロットルポジションセンサ、52…エアフロメータ、53…吸気圧センサ、54…水温センサ、55…クランクポジションセンサ、56…アクセルセンサ、70…電子制御装置、74…CPU、75a…不揮発性メモリ(ROM)、75b…揮発性メモリ(DRAM)、75c…不揮発性メモリ(EEPROM)。
Claims (6)
- 内燃機関のバルブ特性を変更すべく変位する可動部と、前記可動部を変位させるべく駆動されるアクチュエータとを備える可変動弁機構の制御装置であって、
前記アクチュエータの駆動量を検出する駆動量検出手段と、
前記バルブ特性の変更に伴い変化する物理量を検出する物理量検出手段と、
前記駆動量検出手段によって検出される前記アクチュエータの駆動量に基づいて算出される前記バルブ特性と前記物理量検出手段によって検出される物理量に基づいて算出される前記バルブ特性とのずれが所定値よりも大きいか否かを判定する第1の判定手段と、
前記第1の判定手段により前記ずれが所定値よりも大きい旨が判定されることを条件に、前記可動部を基準位置に変位させるべく前記アクチュエータを駆動するとともに、前記可動部が前記基準位置に到達した旨が判断されたときに、前記駆動量検出手段によって検出される前記アクチュエータの駆動量を予め設定される前記基準位置に対応する基準値に更新して前記可動部の絶対位置を学習する学習制御を実行する学習手段と、
前記学習手段による前記更新の前後において前記アクチュエータの駆動量が同じ値であることを条件に、前記物理量検出手段によって検出される物理量に基づいて算出される前記バルブ特性と実際のバルブ特性とのずれが前記所定値よりも大きい旨を判定する第2の判定手段とを備える
ことを特徴とする可変動弁機構の制御装置。 - 請求項1に記載の可変動弁機構の制御装置において、
前記所定値として、算出前記物理量検出手段によって検出される物理量に基づいて算出される前記バルブ特性と実際のバルブ特性とのずれを示す値が設定される
ことを特徴とする可変動弁機構の制御装置。 - 請求項1に記載の可変動弁機構の制御装置において、
前記第2の判定手段によって前記ずれが所定値よりも大きい旨が判定されることを条件に、前記物理量検出手段によって検出される物理量に基づいて算出される前記バルブ特性を、前記駆動量検出手段によって検出される前記アクチュエータの駆動量に基づいて算出される前記バルブ特性と前記物理量検出手段によって検出される物理量に基づいて算出される前記バルブ特性とのずれに基づいて補正する
ことを特徴とする可変動弁機構の制御装置。 - 請求項1に記載の可変動弁機構の制御装置において、
前記第2の判定手段によって前記ずれが所定値よりも大きい旨が判定されることを条件に、前記物理量検出手段によって検出される物理量を、前記駆動量検出手段によって検出される前記アクチュエータの駆動量に基づいて算出される前記バルブ特性と前記物理量検出手段によって検出される物理量に基づいて算出される前記バルブ特性とのずれに基づいて補正する
ことを特徴とする可変動弁機構の制御装置。 - 内燃機関のバルブ特性を変更すべく変位する可動部と、前記可動部を変位させるべく駆動されるアクチュエータとを備える可変動弁機構の制御装置であって、
前記アクチュエータの駆動量を検出する駆動量検出手段と、
前記バルブ特性の変更に伴って変化する物理量を検出する物理量検出手段と、
前記駆動量検出手段によって検出される前記アクチュエータの駆動量に基づいて算出される前記バルブ特性と前記物理量検出手段によって検出される物理量に基づいて算出される前記バルブ特性とのずれが所定値よりも大きいことを条件に、前記アクチュエータの駆動量に基づいて算出される前記バルブ特性と実際のバルブ特性とにずれが生じている旨を判定する第1の判定手段と、
前記第1の判定手段によって前記ずれが生じている旨が判定されることを条件に、前記可動部を基準位置に変位させるべく前記アクチュエータを駆動するとともに、前記可動部が前記基準位置に到達した旨が判断されたときに、前記駆動量検出手段によって検出される前記アクチュエータの駆動量を予め設定される前記基準位置に対応する基準値に更新して前記可動部の絶対位置を学習する学習制御を実行する学習手段と、
前記学習手段による前記更新の前後において前記アクチュエータの駆動量が同じ値であることを条件に、前記第1の判定手段による前記ずれが生じている旨の判定が誤判定である旨を判定する第2の判定手段とを備える
ことを特徴とする可変動弁機構の制御装置。 - 請求項1〜5の何れか1項に記載の可変動弁機構の制御装置において、
前記可変動弁機構は、前記可動部と当接することにより同可動部の変位を規制するストッパを備え、
前記学習手段による学習制御においては、前記可動部が前記ストッパに当接した際に前記基準位置に到達した旨が判断される
ことを特徴とする可変動弁機構の制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009100168A JP2010249052A (ja) | 2009-04-16 | 2009-04-16 | 可変動弁機構の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2009100168A JP2010249052A (ja) | 2009-04-16 | 2009-04-16 | 可変動弁機構の制御装置 |
Publications (1)
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JP2010249052A true JP2010249052A (ja) | 2010-11-04 |
Family
ID=43311644
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2009100168A Pending JP2010249052A (ja) | 2009-04-16 | 2009-04-16 | 可変動弁機構の制御装置 |
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JP (1) | JP2010249052A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012189024A (ja) * | 2011-03-11 | 2012-10-04 | Toyota Motor Corp | リフト量可変機構の制御装置 |
-
2009
- 2009-04-16 JP JP2009100168A patent/JP2010249052A/ja active Pending
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