JP2016183646A - 可変バルブシステム - Google Patents

Abstract

【課題】カム角度を測定するためのセンサとして絶対角センサを用いる構成としながら、測定周期を適切に設定することのできる可変バルブシステムを提供する。
【解決手段】可変バルブシステム１０は、クランク軸２００の回転角度を測定するクランク角センサ２４０と、クランク軸２００に連動しバルブを開閉させるカム軸３００、の回転角度を測定するカム角センサ３４０と、内燃機関の制御を行う制御部１００と、を備える。
カム角センサ３４０は、カム軸３００の絶対的な回転角度を測定する絶対角センサとして構成されている。
制御部１００は、カム角センサ３４０における測定タイミングの調整を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関におけるバルブの開閉タイミングを変化させる可変バルブシステムに関する。

内燃機関は吸気バルブ及び排気バルブを備えている。それぞれのバルブの開閉は、内燃機関のクランク軸の回転に同期して適切なタイミングで行われる。具体的には、クランク軸が回転すると、これに連動してカム軸が回転し、当該カム軸に設けられた複数のカムがそれぞれのバルブを開閉させる構成となっている。

バルブの開閉タイミング、すなわち、バルブの開閉が行われる際におけるクランク角度が常に一定であったとしても、内燃機関を動作させることは可能である。しかしながら、バルブの最適な開閉タイミングは常に同じではなく、内燃機関の運転状況（回転数やトルクなど）によって変化することが知られている。

このため、運転状況に応じてバルブの開閉タイミングを変化させることのできるシステム、すなわち可変バルブシステムが開発されており、既に実用化されている。可変バルブシステムは、クランク軸の回転角度（クランク角度）と、カム軸の回転角度（カム角度）との関係、すなわち、クランク軸に対するカム軸の相対的な回転角度であるカム軸位相を変化させることにより、吸気バルブ及び排気バルブのうち少なくとも一方の開閉タイミングを変化させるものである（例えば下記特許文献１を参照）。

可変バルブシステムでは、バルブの開閉タイミングを適切なものとするための制御を行うにあたり、上記のカム軸位相を目標値に一致させる必要がある。このため、クランク角度を測定するためのセンサと、カム角度を測定するためのセンサとをそれぞれ備えており、これらセンサの測定値に基づいて現時点におけるカム軸位相を算出している。

特許第４１２３１２７号

上記特許文献１に記載されている可変バルブシステムでは、クランク角度を測定するためのセンサとして、クランク軸の回転に伴って生じるパルスの数をカウントし、これによりクランク角度を測定する方式のセンサが用いられている。また、カム角度を測定するためのセンサとして、カム軸の回転に伴って生じるパルスの数をカウントし、これによりカム角度を測定する方式のセンサが用いられている。

このような方式のセンサは、カム軸等の絶対的な回転角度（カム角度等の絶対値）を直接測定するものではなく、特定の状態からのカム角度等の変化量を測定するものである。このため、パルスの数をカウントし続けている限りにおいては、カム角度等の絶対値を測定することができる。

しかしながら、例えば制御部の起動直後等においては、カム軸等の絶対的な回転角度を確定し得る状態となるまでクランク軸やカム軸を回転させなければ、カム角度等の絶対値の測定を開始することができない。「カム軸等の絶対的な回転角度を確定し得る状態」とは、例えば、特定のクランク角度（例えば０°）に対応して予め形成された欠け歯（生じるパルスの間隔が他と異なる部分）が、クランク角センサにより検知された状態のことである。

このように、制御部の起動直後等においては、カム角度等の絶対値がしばらくの間不明な状態となるので、現時点におけるカム軸位相を算出することができず、バルブの開閉タイミングを適切に制御することができない。このため、内燃機関の始動時制御（例えば、点火タイミングを調整する点火制御）が開始されるまでに、無駄な待ち時間が生じてしまうこととなる。

そこで、カム角度等を測定するためのセンサとして、（パルスのカウントではなく）カム角度等の絶対値を直接測定することのできる絶対角センサを用いることが考えられる。絶対角センサによれば、制御部の起動直後から、任意のタイミング及び周期でカム角度の絶対値を測定することができる。

ところで、絶対角センサが用いられる構成においては、カム角度等の測定周期が短くなり過ぎると、制御部の処理負荷が大きくなり過ぎる可能性がある。一方、カム角度等の測定周期が長くなり過ぎると、制御部が行う各種制御が適切に行われなくなる可能性がある。絶対角センサが用いられる構成における適切な測定周期については、これまでに何ら具体的な検討がなされていなかった。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、カム角度を測定するためのセンサとして絶対角センサを用いる構成としながら、測定周期を適切に設定することのできる可変バルブシステムを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る可変バルブシステムは、内燃機関におけるバルブの開閉タイミングを変化させる可変バルブシステムであって、内燃機関のクランク軸の回転角度を測定するクランク角測定部と、クランク軸に連動しバルブを開閉させるカム軸、の回転角度を測定するカム角測定部と、内燃機関の制御を行う制御部と、を備える。カム角測定部は、カム軸の絶対的な回転角度を測定する絶対角センサとして構成されている。制御部は、カム角測定部における測定タイミングの調整を行う。

このような構成の可変バルブシステムでは、カム軸の回転角度を測定するカム角測定部が、カム軸の絶対的な回転角度を測定する絶対角センサとして構成されている。このため、カム軸の絶対的な回転角度を、任意のタイミングで測定することが可能な構成となっている。

ただし、カム角測定部によりカム角度が測定されるタイミング（測定タイミング）は、制御部により調整される。このため、例えば、カム角位相の目標値が変化した直後における過渡期（カム角位相が一定ではなく変化している期間）においてのみ、短い周期でカム角度の測定が行われるように測定タイミング変更し、これによりカム角位相の制御を精度よく行うようなことが可能となる。

本発明によれば、カム角度を測定するためのセンサとして絶対角センサを用いる構成としながら、測定周期を適切に設定することのできる可変バルブシステムが提供される。

本発明の第１実施形態に係る可変バルブシステムの構成を模式的に示す図である。 カム角度の算出間隔と、内燃機関の回転数との関係を示すグラフである。 カム角度の算出間隔と、内燃機関の回転数との関係を示すグラフである。 カム角度の算出間隔と、カム角位相の変化速度との関係を示すグラフである。 カム角度の算出間隔を変化させるタイミングについて説明するための図である。 カム角度の算出間隔と、内燃機関の回転数との関係を示すグラフである。 カム角度の算出間隔と、カム角位相の変化速度との関係を示すグラフである。 本発明の第２実施形態に係る可変バルブシステムにおける、クランク角度の算出間隔と、内燃機関の回転数との関係を示すグラフである。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

第１実施形態に係る可変バルブシステム１０は、不図示の内燃機関を備えた車両に搭載されており、当該内燃機関における吸気バルブの開閉タイミングを変化させるためのものである。尚、上記構成はあくまで一例であって、可変バルブシステム１０は、排気バルブの開閉タイミングを変化させるものであってもよい。また、吸気バルブ及び排気バルブのそれぞれの開閉タイミングを個別に変化させるものであってもよい。

図１を参照しながら、上記車両の構成について説明する。尚、図１においては、当該車両のうち、後述の可変バルブシステム１０の構成及び動作を説明するために必要な部分のみが図示されている。車両は、内燃機関の駆動力により回転するクランク軸２００と、クランク軸２００に連動して回転するカム軸３００とを備えている。

クランク軸２００には、プーリー２１０と、被検出体２３０とが設けられている。プーリー２１０は略円板状の回転体であって、その主面の中心をクランク軸２００が垂直に貫いている。プーリー２１０はクランク軸２００に対して固定されており、クランク軸２００が回転すると、それに伴ってプーリー２１０も回転する。

プーリー２１０の外周面にはタイミングチェーン２５０が掛けられている。プーリー２１０の回転、すなわちクランク軸２００の回転は、タイミングチェーン２５０を介して可変バルブシステム１０（後述のアウターギヤ３２０）に伝達され、可変バルブシステム１０を介してカム軸３００に伝達される。

被検出体２３０は略円板状の回転体であって、その主面の中心をクランク軸２００が垂直に貫いている。被検出体２３０はクランク軸２００に対して固定されており、クランク軸２００が回転すると、それに伴って被検出体２３０も回転する。

被検出体２３０は、クランク軸２００の回転角度（以下、「クランク角度」とも表記する）を、可変バルブシステム１０の一部であるクランク角センサ２４０が検知するためのものである。被検出体２３０の外周には複数の突起が等間隔で並ぶよう形成されている。ただし、突起の間隔は全てが同じなのではなく、一箇所だけ他とは異なっている。

クランク角センサ２４０は、被検出体２３０の外周面に対向するように設けられている。クランク軸２００及び被検出体２３０が回転すると、被検出体２３０は、その近傍を被検出体２３０の突起が通過する毎に電圧のパルスを発生させる。当該パルス、すなわちクランク角度の測定値を示す信号は、制御部１００に入力される。制御部１００は、当該パルスをカウントすることによりクランク角度を計測する。

被検出体２３０に形成された突起の間隔が他と異なっている部分（以下、「欠け歯箇所」とも称する）がクランク角センサ２４０を通過したとき、すなわち、一定であったパルスの間隔が変化したことが検知されたときに、制御部１００は、クランク角度が特定の値（例えば０°）になったと認識する。このように、被検出体２３０の外周に形成された欠け歯箇所は、制御部１００がクランク角度の絶対値を認識する（確定させる）ためのものとして機能する。

カム軸３００は、吸気バルブを開閉させるためのカム（不図示）が取り付けられたシャフトである。カム軸３００は、クランク軸２００の回転に連動して回転し、これに伴うカムの動きによって吸気バルブを開閉させる。

カム軸３００には、可変バルブシステム１０の一部であるインナーギヤ３１０と、被検出体３３０とが設けられている。インナーギヤ３１０は略円板状の回転体であって、その主面の中心をカム軸３００が垂直に貫いている。インナーギヤ３１０はカム軸３００に対して固定されており、インナーギヤ３１０が回転すると、それに伴ってカム軸３００も回転する。後に詳しく説明するように、可変バルブシステム１０は、クランク軸２００の回転を、インナーギヤ３１０を介してカム軸３００に伝達し、これによりカム軸３００を回転させるものである。

被検出体３３０は略円板状（ただし真円ではない）の回転体であって、その主面の中心をカム軸３００が垂直に貫いている。被検出体３３０はカム軸３００に対して固定されており、カム軸３００が回転すると、それに伴って被検出体３３０も回転する。

被検出体３３０は、カム軸３００の回転角度（以下、「カム角度」とも表記する）を、可変バルブシステム１０の一部であるカム角センサ３４０が検知するためのものである。

カム角センサ３４０は、被検出体３３０の外周面に対向するように設けられている。被検出体３３０の主面は真円とはなっていない。このため、カム軸３００及び被検出体３３０が回転すると、カム角センサ３４０と被検出体３３０の外周面との間の隙間は、回転に伴って次第に変化する。

被検出体３３０の形状は、カム軸３００の回転角度の値（０°〜３６０°）と上記隙間の大きさとの関係が１対１となるように設定されている。また、カム角センサ３４０は、所謂ギャップセンサとして構成されており、上記隙間の大きさに応じた電圧信号を出力する。つまり、カム角センサ３４０は、カム角度の絶対値を測定することのできるセンサ（絶対角センサ）となっている。上記電圧信号、すなわちカム角度の測定値（絶対値）を示す信号は、制御部１００に入力される。

以上のように、内燃機関のクランク軸２００が回転すると、当該回転がタイミングチェーン２５０及び可変バルブシステム１０を介してカム軸３００に伝達され、これによりカム軸３００が回転する。このような構成の車両においては、吸気バルブの開閉タイミング、すなわち、吸気バルブの開閉が行われる際におけるクランク角度は、クランク軸２００に対するカム軸３００の相対的な回転角度（以下、「カム軸位相」と表記する）により定まることとなる。可変バルブシステム１０は、カム軸位相を変化させることにより、吸気バルブの開閉タイミングを変化させるものである。

図１に模式的に示されるように、可変バルブシステム１０は、インナーギヤ３１０と、アウターギヤ３２０と、遊星ギヤ４２０と、モーター４００と、支持軸４１０と、制御部１００と、を備えている。

インナーギヤ３１０は、既に述べたようにカム軸３００に固定されており、カム軸３００と一体となって回転するものである。インナーギヤ３１０の外周面には、後述の遊星ギヤ４２０と噛み合う外歯（不図示）が形成されている。

アウターギヤ３２０は、クランク軸２００と同期して回転するスプロケット（不図示）の一部をなすリング状の部材である。アウターギヤ３２０は、その中心軸をカム軸３００の中心軸と一致させた状態で配置されている。アウターギヤ３２０（スプロケット）の外周面にはタイミングチェーン２５０が掛けられている。このため、クランク軸２００及びプーリー２１０が回転すると、当該回転がタイミングチェーン２５０を介してアウターギヤ３２０に伝達され、これによりアウターギヤ３２０が回転する。アウターギヤ３２０の内周面には、遊星ギヤ４２０と噛み合う内歯（不図示）が形成されている。

遊星ギヤ４２０は、インナーギヤ３１０の外歯、及びアウターギヤ３２０の内歯の両方に噛み合った状態で配置された円形の歯車である。遊星ギヤ４２０は、後述のモーター４００及び支持軸４１０により、インナーギヤ３１０の外周面に沿って円軌道を描くように旋回することが可能となっている。

モーター４００は、電力の供給を受けて動作する回転電機である。モーター４００は、インナーギヤ３１０の外周面に沿って遊星ギヤ４２０を旋回させるためのものである。モーター４００の回転速度は、制御部１００により制御される。また、モーター４００は、その回転軸（出力軸）の回転角度が所定量（例えば１０°）変化する毎に、パルス状の電圧信号を制御部１００に向けて出力する。このような電圧信号は、モーター４００に内蔵されたホールセンサ（不図示）により生じる。

支持軸４１０は、モーター４００と遊星ギヤ４２０と接続するものである。支持軸４１０は、回転部４１１と、連結部４１２と、支持部４１３とを有している。

回転部４１１は、モーター４００の回転軸と一体となっている部分であって、その中心軸をカム軸３００の中心軸と一致させた状態で配置されている。連結部４１２は、回転部４１１の端部（モーター４００とは反対側の端部）から、回転部４１１の中心軸に対して垂直に伸びるように形成された部分である。支持部４１３は、連結部４１２の端部（回転部４１１とは反対側の端部）から、回転部４１１の中心軸に対して平行に伸びるように形成された部分である。支持部４１３の端部（連結部４１２とは反対側の端部）は、遊星ギヤ４２０に接続されている。遊星ギヤ４２０は、支持部４１３の中心軸周りに回転自在な状態で、支持部４１３の端部に取り付けられている。

既に述べたように、モーター４００の回転速度は制御部１００により制御される。モーター４００の回転速度、すなわち、遊星ギヤ４２０の旋回速度がアウターギヤ３２０（スプロケット）の回転速度と同じである場合には、インナーギヤ３１０及びカム軸３００の回転速度はアウターギヤ３２０の回転速度と同じである。このような状態においては、カム軸位相の値は一定であるから、吸気バルブの開閉タイミングも常に一定となる。

一方、モーター４００の回転速度が変化し、遊星ギヤ４２０の旋回速度がアウターギヤ３２０の回転速度と異なっているときには、カム軸位相が変化する。その結果、吸気バルブの開閉タイミングが変化する。

その後、モーター４００の回転速度が再びアウターギヤ３２０の回転速度と同じになると、カム軸位相は再び一定の値（ただし、モーター４００の回転速度が変化する前とは異なる値である）となり、吸気バルブの開閉タイミングも再び一定となる。このように、モーター４００の回転速度を、アウターギヤ３２０の回転速度とは一時的に異ならせることでカム軸位相を変化させ、これにより吸気バルブの開閉タイミングを変化させることが可能となっている。

制御部１００は、可変バルブシステム１０の全体の動作、及び内燃機関の動作を制御するものである。制御部１００は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、インターフェース等を備えたコンピュータシステムとして構成されている。

制御部１００は、モーター４００の回転速度を制御し、これによりカム軸位相を目標値に一致させる。具体的には、クランク角センサ２４０から入力されるパルスに基づいてクランク角度を算出し、カム角センサ３４０から入力される電圧信号に基づいてカム角度を算出する。その後、クランク角度とカム角度との差分に基づいて、現時点におけるカム軸位相を算出する。算出されたカム軸位相をフィードバックしながら、当該カム軸位相が目標値に一致するよう、モーター４００の回転速度を制御する。

また、制御部１００は、上記のようにカム角位相を目標値に一致させる制御（カム軸位相制御）を行うほか、内燃機関の制御をも行う。具体的には、内燃機関における燃料噴射（燃料噴射タイミングや燃料噴射量）を調整する噴射制御を行う。また、内燃機関における点火（点火タイミングや点火エネルギー）を調整する点火制御も行う。

上記の各種制御を行うに当たり、制御部１００は、クランク角センサ２４０からパルスが入力される毎に、当該パルスのカウント値に基づいてクランク角度の算出を行う。被検出体２３０の外周面に例えば３６個の突起が形成されているとすると、制御部１００は、クランク角が１０°（３６０°／３６個）変化する毎のタイミングでクランク角度の算出を行うことになる。

ところで、既に述べたようにカム角センサ３４０は絶対角センサとして構成されている。このため、制御部１００は、任意のタイミング及び周期でカム角度を算出（測定）することができる。ただし、カム角度の算出周期が短くなり過ぎると、制御部１００の処理負荷が大きくなり過ぎる可能性がある。

本実施形態では、カム角度の測定タイミング（算出されるタイミング）が制御部１００により調整される。このような調整より、上記のように制御部１００の処理負荷が大きくなり過ぎることを防止している。

カム角度の測定タイミングの一例を、図２を参照しながら説明する。図２は、カム角度が算出される間隔と、内燃機関の回転数との関係を示すグラフである。当該グラフの縦軸は、カム角度が算出される毎におけるクランク角度の変化量（以下、「算出角度間隔」という）の値である。算出角度間隔の値が小さい程、図２のグラフでは上方側となる位置にプロットされる。グラフの横軸は、内燃機関の回転数、すなわち、クランク軸２００の回転数である。

図２に示される例では、内燃機関の回転数の変化に拘らず、算出角度間隔の値は常に一定の値ＩＡ１（例えば１２０°）となっている。つまり、クランク角度がＩＡ１だけ変化する毎のタイミングで、カム角度の算出が行われる。このように、算出角度間隔の値を常に一定とすれば、制御の複雑化を防止しながら、カム角度の算出を常に安定的に行うことができる。

算出角度間隔の値を、現時点の内燃機関の回転数に応じて変化させてもよい。図３に示される例では、内燃機関の回転数が大きくなるほど、算出角度間隔の値が大きくなるように調整が行われる。

このような調整が行われた場合には、内燃機関の回転数が大きくなっても、クランク角度の算出が行われる時間間隔（周期）は概ね一定となる。このため、制御部１００の処理負荷が大きくなり過ぎることが無いので、カム角度の算出を更に安定的に行うことができる。

カム角度の測定タイミングの他の例を、図４を参照しながら説明する。図４は、算出角度間隔と、カム角位相の変化速度との関係を示すグラフである。当該グラフの縦軸は、図２（及び図３）のグラフの縦軸と同じである。グラフの横軸は、吸気バルブの開閉タイミングが変更される際における、カム角位相の変化速度である。

図４に示されるように、カム角位相の変化速度が０のとき、つまり、カム角位相が一定の値に保持されているときには、算出角度間隔は最も大きな値ＩＡ０となっている。また、カム角位相が変更されるとき（過渡期）においては、カム角位相の変化速度が大きくなると、それに伴って算出角度間隔は次第に小さくなるように調整される。

このような態様においては、カム角の変化をより精度よく算出する必要のある期間（過渡期）においてのみ、カム角の算出頻度が高められることとなる。このため、制御部１００の処理負荷を可能な限り低減しながらも、必要な精度でカム角度を算出することができる。

カム角度の測定タイミングの他の例を、図５を参照しながら説明する。図５は、吸気バルブのリフト量と、クランク角度との関係を示すグラフである。図５の線Ｇ２は、カム角位相が変更されている期間（過渡期）の途中における吸気バルブの開閉タイミングを示すものであって、クランク角度が角度ＣＬ２０のときに吸気バルブが開状態となり、クランク角度が角度ＣＬ４０のときに吸気バルブが閉状態となることを示している。

図５の線Ｇ１は、カム角位相の変更が開始される直前における（当初の）吸気バルブの開閉タイミングを示すものであって、クランク角度が角度ＣＬ１０のときに吸気バルブが開状態となり、クランク角度が角度ＣＬ３０のときに吸気バルブが閉状態となっていたことを示している。

ところで、噴射制御においては、内燃機関の気筒内に引き込まれた空気量に基づいて、燃料の噴射タイミングや燃料の噴射量がそれぞれ決定される。このため、吸気バルブが開かれるカム角度となったタイミング（角度ＣＬ２０）と、吸気バルブが閉じられるカム角度となったタイミング（角度ＣＬ４０）とを、正確に算出する必要がある。

従って、吸気バルブが閉じられる時点の前後（図５の期間ＶＴ１）、及び、吸気バルブが開かれる時点の前後（図５の期間ＶＴ２）においては、カム角度が高い頻度で算出されることが望ましい。

そこで、角度ＣＬ２０を包含する期間ＶＴ１（クランク角度が角度ＣＬ１９から角度ＣＬ２１までの期間）、及び、角度ＣＬ４０を包含する期間ＶＴ２（クランク角度が角度ＣＬ３９から角度ＣＬ４１までの期間）におけるカム角度の算出角度間隔を、他の期間におけるカム角度の算出角度間隔よりも一時的に小さくしてもよい。又は噴射制御量を決める際にカム角度を算出して（追加の測定を行って）角度ＣＬ２０、角度ＣＬ４０のタイミングを推定してもよい。その後、正確に算出された吸気バルブの開閉タイミングに基づいて燃料の噴射量及び噴射タイミングをそれぞれ確定させることとすればよい。

尚、以上のような制御と同様の制御は、点火制御の直前に行われてもよい。例えば、図５の線Ｇ２で示される吸気バルブの動作の後で点火が行われる場合には、上記と同様に、角度ＣＬ２０を包含する期間ＶＴ１（クランク角度が角度ＣＬ１９から角度ＣＬ２１までの期間）、及び、角度ＣＬ４０を包含する期間ＶＴ２（クランク角度が角度ＣＬ３９から角度ＣＬ４１までの期間）におけるカム角度の算出角度間隔を、他の期間におけるカム角度の算出角度間隔よりも一時的に小さくしてもよい。又は点火制御を決める際にカム角度を算出して（追加の測定を行って）角度ＣＬ２０、角度ＣＬ４０のタイミングを推定してもよい。その後、正確に算出された吸気バルブの開閉タイミングに基づいて点火タイミング及び点火エネルギーをそれぞれ確定させることとすればよい。

以上においては、クランク角度が算出角度間隔だけ変化する毎にカム角度の算出が行われることとした上で、算出角度間隔が一定である例（図２）や、算出角度間隔が変化する例（図３等）について説明した。

このような態様に替えて、所定の期間が経過する毎に、カム角度の算出が行われることとしてもよい。このような態様の一例を、図６を参照しながら説明する。図６は、カム角度が算出される間隔と、内燃機関の回転数との関係を示すグラフである。当該グラフの縦軸は、カム角度が算出される毎における経過時間（以下、「算出時間間隔」という）である。算出時間間隔が短い程、図６のグラフでは上方側となる位置にプロットされる。グラフの横軸は、内燃機関の回転数、すなわち、クランク軸２００の回転数である。

図６に示される例では、内燃機関の回転数の変化に拘らず、算出時間間隔の長さは常に一定の時間ＩＴ１（例えば２０ｍｓｅｃ）となっている。つまり、時間ＩＴ１が経過する毎のタイミングで、カム角度の算出が行われる。このように、算出時間間隔の長さを常に一定とすれば、制御部１００の処理負荷が大きくなり過ぎることを確実に防止しながら、カム角度の算出を常に安定的に行うことができる。

算出時間間隔が経過する毎にカム角度の算出が行われる態様の他の例を、図７を参照しながら説明する。図７は、算出時間間隔と、カム角位相の変化速度との関係を示すグラフである。当該グラフの縦軸は、図６のグラフの縦軸と同じである。グラフの横軸は、吸気バルブの開閉タイミングが変更される際における、カム角位相の変化速度である。すなわち、図４のグラフの横軸と同じである。

図７に示されるように、カム角位相の変化速度が０のとき、つまり、カム角位相が一定の値に保持されているときには、算出時間間隔は最も長い時間ＩＴ０となっている。また、カム角位相が変更されるとき（過渡期）においては、カム角位相の変化速度が大きくなると、それに伴って算出時間間隔は次第に短くなるように調整される。

このような態様においては、カム角の変化をより精度よく算出する必要のある期間（過渡期）においてのみ、カム角の算出頻度が高められることとなる。このため、制御部１００の処理負荷を可能な限り低減しながらも、必要な精度でカム角度を算出することができる。

算出時間間隔は、上記のようにカム角位相が変化している期間において短くなるよう調整されてもよいのであるが、図５に示される期間ＶＴ１及び期間ＶＴ２において短くなるように調整されてもよい。つまり、燃料の噴射量及び噴射タイミングを確定させるよりも前の時点、又は、点火タイミング及び点火エネルギーを確定させるよりも前の時点において、バルブの開閉タイミングにおけるカム角度を正確に算出するための期間のみ、算出時間間隔を一時的に短くすることとしてもよい。

本発明の第２実施形態に係る可変バルブシステム（図示省略）について説明する。第２実施形態は、図１に示される可変バルブシステム１０のクランク角センサ２４０を、カム角センサ３４０と同様の絶対角センサに置き換えたものである。具体的には、クランク軸２００の被検出体２３０を被検出体３３０と同様の構成のものに置き換えて、クランク角センサ２４０をカム角センサ３４０と同様のギャップセンサに置き換えたものである。第２実施形態における制御部１００は、クランク角センサ２４０から入力される電圧信号の値に基づいて、クランク角度の絶対値を算出する。

つまり、クランク角センサ２４０及びカム角センサ３４０の両方が絶対角センサとして構成されている。制御部１００は、任意のタイミング及び周期でクランク角度を算出（測定）することができ、任意のタイミング及び周期でカム角度を算出（測定）することができる。

このような態様の本実施形態では、カム角度の測定タイミング（算出されるタイミング）が制御部１００により調整されることに加えて、クランク角度の測定タイミング（算出されるタイミング）も制御部１００により調整される。

クランク角度の測定タイミングの具体的な調整方法は、これまでに説明したカム角度についての調整方法と同様である。例えば、図６を参照しながら説明した例と同様に、クランク角度が算出される毎における経過時間（以下では、カム角度の算出の場合と同様に「算出時間間隔」と表記する）が、内燃機関の回転数の変化に拘らず常に一定となるように設定されてもよい。

また、図８に示されるように、内燃機関の回転数が大きくなるほど、算出時間間隔が短くなるように調整が行われてもよい。この場合、内燃機関の回転数が大きくなっても、算出される毎のクランク角度の変化量が大きくなり過ぎてしまうことが無い。このため、クランク角度に基づく噴射制御や点火制御を常に安定して行うことができる。

尚、算出時間間隔が経過する間におけるクランク角度の変化量が所定の閾値（例えば１０°）以下となるように、算出時間間隔と内燃機関の回転数との関係（図８）が予め設定されていることが望ましい。

図７を参照しながら説明した例と同様に、カム角位相が一定の値に保持されているときに比べて、カム角位相が変更されるとき（過渡期）においては、カム角位相の変化速度が大きくなると、それに伴ってクランク角度の算出時間間隔が次第に短くなるように調整されてもよい。

更に、図５を参照しながら説明した例と同様に、クランク角度の算出時間間隔が、図５に示される期間ＶＴ１及び期間ＶＴ２において短くなるように調整されてもよい。つまり、燃料の噴射量及び噴射タイミングを確定させるよりも前の時点、又は、点火タイミング及び点火エネルギーを確定させるよりも前の時点において、バルブの開閉タイミングにおけるカム角度及びクランク角度を正確に算出するための期間のみ、クランク角度の算出時間間隔を一時的に短くすることとしてもよい。

この場合においても、算出時間間隔が経過する間におけるクランク角度の変化量が、所定の閾値（例えば１０°）以下となるように調整されることが望ましい。

以上においては、モーター４００の駆動力によってカム角位相を変化させる構成について説明したが、本発明の実施態様はこのような構成に限定されない。例えば、モーター４００のような回転電機ではなく、油圧機構の動作によってカム角位相を変化させる構成としてもよい。

また、絶対角センサもギャップを検出する方式に限らず、他の手段で回転角度を検出する方式としてもよい。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

１０：可変バルブシステム
１００：制御部
２００：クランク軸
２４０：クランク角センサ
３００：カム軸
３４０：カム角センサ
４００：モーター
４１０：支持軸

Claims (26)

1. 内燃機関におけるバルブの開閉タイミングを変化させる可変バルブシステムであって、
   前記内燃機関のクランク軸（２００）の回転角度を測定するクランク角測定部（２４０）と、
   前記クランク軸に連動し前記バルブを開閉させるカム軸（３００）、の回転角度を測定するカム角測定部（３４０）と、
   前記内燃機関の制御を行う制御部（１００）と、を備え、
   前記カム角測定部は、前記カム軸の絶対的な回転角度を測定する絶対角センサとして構成されており、
   前記制御部は、前記カム角測定部における測定タイミングの調整を行うことを特徴とする可変バルブシステム。
2. 前記制御部は、前記クランク角測定部で測定された前記クランク軸の回転角度が所定の第１角度だけ変化する毎に、前記カム角測定部により前記カム軸の回転角度を測定することを特徴とする、請求項１に記載の可変バルブシステム。
3. 前記内燃機関の回転数が大きくなるほど、前記第１角度が大きな値として設定されることを特徴とする、請求項２に記載の可変バルブシステム。
4. 前記制御部は、前記クランク軸に対する前記カム軸の相対的な回転角度であるカム軸位相を、目標値に一致させるカム軸位相制御を行うように構成されていることを特徴とする、請求項２又は３に記載の可変バルブシステム。
5. 前記カム軸位相が一定であるときの前記第１角度よりも、前記カム軸位相が変化しているときの前記第１角度の方が小さな値として設定されることを特徴とする、請求項４に記載の可変バルブシステム。
6. 前記制御部は、前記内燃機関における燃料噴射を調整する噴射制御を行うように構成されており、
   前記噴射制御が行われる場合には、燃料の噴射量及び噴射タイミングを確定させるよりも前の時点で、前記第１角度が小さくなるように変更される、又は前期カム軸の回転角度の測定を追加実施することを特徴とする、請求項４又は５に記載の可変バルブシステム。
7. 前記制御部は、前記内燃機関における燃料噴射を調整する噴射制御を行うように構成されており、
   前記カム軸位相が変化しているときに前記噴射制御が行われる場合には、燃料の噴射量及び噴射タイミングを確定させるよりも前の時点で、前記第１角度が小さくなるように変更される、又は前期カム軸の回転角度の測定を追加実施することを特徴とする、請求項４又は５に記載の可変バルブシステム。
8. 前記制御部は、前記内燃機関における点火を調整する点火制御を行うように構成されており、
   前記点火制御が行われる場合には、点火タイミング及び点火エネルギーを確定させるよりも前の時点で、前記第１角度が小さくなるように変更される、又は前期カム軸の回転角度の測定を追加実施することを特徴とする、請求項４乃至７のいずれか１項に記載の可変バルブシステム。
9. 前記制御部は、前記内燃機関における点火を調整する点火制御を行うように構成されており、
   前記カム軸位相が変化しているときに前記点火制御が行われる場合には、点火タイミング及び点火エネルギーを確定させるよりも前の時点で、前記第１角度が小さくなるように変更される、又は前期カム軸の回転角度の測定を追加実施することを特徴とする、請求項４乃至７のいずれか１項に記載の可変バルブシステム。
10. 前記制御部は、所定の第１期間が経過する毎に、前記カム角測定部により前記カム軸の回転角度を測定することを特徴とする、請求項１に記載の可変バルブシステム。
11. 前記制御部は、前記クランク軸に対する前記カム軸の相対的な回転角度であるカム軸位相を、目標値に一致させるカム軸位相制御を行うように構成されていることを特徴とする、請求項１０に記載の可変バルブシステム。
12. 前記カム軸位相が一定であるときの前記第１期間よりも、前記カム軸位相が変化しているときの前記第１期間の方が短い期間として設定されることを特徴とする、請求項１１に記載の可変バルブシステム。
13. 前記制御部は、前記内燃機関における燃料噴射を調整する噴射制御を行うように構成されており、
    前記噴射制御が行われる場合には、燃料の噴射量及び噴射タイミングを確定させるよりも前の時点で、前記第１期間が短くなるように変更される、又は前期カム軸の回転角度の測定を追加実施することを特徴とする、請求項１１又は１２に記載の可変バルブシステム。
14. 前記制御部は、前記内燃機関における燃料噴射を調整する噴射制御を行うように構成されており、
    前記カム軸位相が変化しているときに前記噴射制御が行われる場合には、燃料の噴射量及び噴射タイミングを確定させるよりも前の時点で、前記第１期間が短くなるように変更される、又は前期カム軸の回転角度の測定を追加実施することを特徴とする、請求項１１又は１２に記載の可変バルブシステム。
15. 前記制御部は、前記内燃機関における点火を調整する点火制御を行うように構成されており、
    前記点火制御が行われる場合には、点火タイミング及び点火エネルギーを確定させるよりも前の時点で、前記第１期間が短くなるように変更される、又は前期カム軸の回転角度の測定を追加実施することを特徴とする、請求項１１乃至１４のいずれか１項に記載の可変バルブシステム。
16. 前記制御部は、前記内燃機関における点火を調整する点火制御を行うように構成されており、
    前記カム軸位相が変化しているときに前記点火制御が行われる場合には、点火タイミング及び点火エネルギーを確定させるよりも前の時点で、前記第１期間が短くなるように変更される、又は前期カム軸の回転角度の測定を追加実施することを特徴とする、請求項１１乃至１４のいずれか１項に記載の可変バルブシステム。
17. 前記クランク角測定部は、前記クランク軸の絶対的な回転角度を測定する絶対角センサとして構成されており、
    前記制御部は、前記カム角測定部による測定タイミングの調整に加えて、前記クランク角測定部による測定タイミングの調整を行うことを特徴とする、請求項１に記載の可変バルブシステム。
18. 前記制御部は、所定の第２期間が経過する毎に、前記クランク角測定部により前記クランク軸の回転角度を測定することを特徴とする、請求項１７に記載の可変バルブシステム。
19. 前記内燃機関の回転数が大きくなるほど、前記第２期間が短い期間として設定されることを特徴とする、請求項１８に記載の可変バルブシステム。
20. 前記制御部は、前記クランク軸に対する前記カム軸の相対的な回転角度であるカム軸位相を、目標値に一致させるカム軸位相制御を行うように構成されていることを特徴とする、請求項１８又は１９に記載の可変バルブシステム。
21. 前記カム軸位相が一定であるときの前記第２期間よりも、前記カム軸位相が変化しているときの前記第２期間の方が短い期間として設定されることを特徴とする、請求項２０に記載の可変バルブシステム。
22. 前記制御部は、前記内燃機関における燃料噴射を調整する噴射制御を行うように構成されており、
    前記噴射制御が行われる場合には、燃料の噴射量及び噴射タイミングを確定させるよりも前の時点で、前記第２期間が短くなるように変更される、又は前期カム軸の回転角度の測定を追加実施することを特徴とする、請求項２０又は２１に記載の可変バルブシステム。
23. 前記制御部は、前記内燃機関における燃料噴射を調整する噴射制御を行うように構成されており、
    前記カム軸位相が変化しているときに前記噴射制御が行われる場合には、燃料の噴射量及び噴射タイミングを確定させるよりも前の時点で、前記第２期間が短くなるように変更される、又は前期カム軸の回転角度の測定を追加実施することを特徴とする、請求項２０又は２１に記載の可変バルブシステム。
24. 前記制御部は、前記内燃機関における点火を調整する点火制御を行うように構成されており、
    前記点火制御が行われる場合には、点火タイミング及び点火エネルギーを確定させるよりも前の時点で、前記第２期間が短くなるように変更される、又は前期カム軸の回転角度の測定を追加実施することを特徴とする、請求項２０乃至２３のいずれか１項に記載の可変バルブシステム。
25. 前記制御部は、前記内燃機関における点火を調整する点火制御を行うように構成されており、
    前記カム軸位相が変化しているときに前記点火制御が行われる場合には、点火タイミング及び点火エネルギーを確定させるよりも前の時点で、前記第２期間が短くなるように変更される、又は前期カム軸の回転角度の測定を追加実施することを特徴とする、請求項２０乃至２３のいずれか１項に記載の可変バルブシステム。
26. 前記第２期間が経過する間における前記クランク軸の回転角度の変化量が、所定の閾値以下となるように、前記第２期間が設定されることを特徴とする、請求項１８乃至２５のいずれか１項に記載の可変バルブシステム。

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