JP4254660B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関に搭載された可変動弁機構を制御することにより、吸気カムシャフトにおける吸気カムの作用角を変更するようにした内燃機関の制御装置に関するものである。

吸気バルブを吸気カムシャフトによって開閉駆動するようにした内燃機関においては、吸気カムの作用角を機関運転状態に応じて可変とする可変動弁機構を、吸気カムシャフト及び吸気バルブ間に設けることが提案されている。作用角は、吸気カムの回転について、吸気バルブの開弁に関わる角度範囲である。

こうした可変動弁機構の一態様として、軸方向への変位可能に設けられたスライダと、互いに異なるヘリカルスプラインによってスライダの外周に噛合された入力アーム及び出力アームとを備えたものがある（例えば特許文献１参照）。この可変動弁機構では、吸気カムシャフトによって入力アームが揺動されると、その揺動がスライダを介して出力アームに伝達されて同出力アームが揺動する。この揺動により吸気バルブがバルブスプリングに抗して押下げられて開弁する。この基本動作に加え、実際の作用角が内燃機関の運転状態に応じた目標作用角となるようにアクチュエータが制御される。この制御に応じて作動するアクチュエータによりスライダが軸方向へ変位させられる。この変位に伴うスライダの回転により、入力アーム及び出力アームの相対位相差が変更され、吸気カムの作用角が変更される。

なお、本発明にかかる先行技術文献としては、上述した特許文献１に加え、次の特許文献２が挙げられる。
特開２００１−２６３０１５号公報 特開２００３−１２０３７５号公報

ところで、上記可変動弁機構では、スライダにより入力アーム及び出力アームの相対位相差を変更するために、スライダと、入・出力アームとをそれぞれヘリカルスプラインによって噛合させている。こうした構造を採っていることから、スライダが軸方向に変位した場合には、その変位方向、変位速度等によっては、スライダのヘリカルスプラインが入・出力アームのヘリカルスプラインから一時的に離れて、再び接触する現象が起り得る。すなわち、スライダの変位方向には、そのスライダのヘリカルスプラインが、入・出力アームのヘリカルスプラインから離れる方向と、近づく方向とがある。スライダが、離れる方向へ比較的ゆっくり変位した場合には、両ヘリカルスプラインが相互に接触した状態で、入・出力アームが揺動する。しかし、スライダが速く変位すると、スライダのヘリカルスプラインが入・出力アームのヘリカルスプラインから一時的に離れる。そして、再び両ヘリカルスプラインが接触する際に歯打ち音と呼ばれる異音が発生する。

こうした現象の発生する状況の１つとして、内燃機関がレーシング状態になったときが挙げられる。レーシング状態では、アクセルペダルが運転者によって急激に踏込まれ、その後は、アクセルペダルが急激に戻される。このときのアクセルペダルの動きに応じて機関回転速度が急激に上昇・下降し、それに伴って目標作用角が急激に変化する。また、上記アクセルペダルの踏込み操作及び戻し操作は、周囲の静かな状況、例えば停車時に、ボンネットが開かれた状況等で行われることが多く、こうした状況では通常の走行時に比べて上記歯打ち音が聞えやすい。

なお、上記特許文献２は、可変動弁機構が搭載された内燃機関において、レーシング状態での不具合について対策したものである。この可変動弁機構は、吸気バルブを駆動するために切替えて使用される第１カム（小カム）及び第２カム（大カム）を備え、機関冷間時におけるレーシング時には第１カムが選択される。この技術は、同様の状況下（機関冷間時でのレーシング）で第２カムが選択されることによる不具合、すなわち燃料気化が不十分となって白煙が排出される現象を抑制するものであり、上述した歯打ち音の発生を抑制するものではない。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、吸気カムの作用角を変更するようにした可変動弁機構を備えた内燃機関において、スライダの変位に伴う歯打ち音の発生を抑制することのできる内燃機関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に記載の発明では、内燃機関の吸気カムシャフト及び吸気バルブ間に介在される機構であり、ヘリカルスプラインにてスライダの外周に噛合され、かつ前記吸気カムシャフトにより駆動される入力アームと、前記スライダ外周の前記入力アームとは異なる箇所にヘリカルスプラインにて噛合され、かつ前記吸気バルブを駆動する出力アームとを有し、アクチュエータにて前記スライダを軸方向へ変位させ、その変位に伴う前記スライダの回転により、前記入力アーム及び前記出力アームの相対位相差を変更し、前記吸気カムシャフトにおける吸気カムの作用角を変更するようにした可変動弁機構と、前記吸気カムの作用角が前記内燃機関の運転状態に応じた目標作用角となるように前記アクチュエータを制御する制御手段とを備える内燃機関の制御装置において、
前記内燃機関のレーシング状態の開始を判定するレーシング判定手段と、前記レーシング判定手段によりレーシング状態が開始された旨の判定がなされると、前記制御手段による運転状態に応じたアクチュエータの制御に際し、前記軸方向について、前記スライダのヘリカルスプラインが前記入力アーム及び出力アームのヘリカルスプラインから遠ざかる側へ同スライダを変位させる目標作用角の設定を規制する変位規制手段とを備えている。

上記の構成によれば、スライダの外周に入力アーム及び出力アームがそれぞれヘリカルスプラインにて噛合されていることから、吸気カムシャフトによって入力アームが揺動されると、その揺動がスライダを介して出力アームに伝達される。この伝達により出力アームが揺動し、吸気バルブが開閉駆動される。

上述した基本動作に加え、制御手段では、吸気カムシャフトにおける吸気カムの作用角が、内燃機関の運転状態に応じた目標作用角となるようにアクチュエータが制御される。この制御に応じたアクチュエータの作動によりスライダが軸方向へ変位させられると、その変位に伴うスライダの回転により、入力アーム及び出力アームがねじられて、それらの相対位相差が変更され、吸気カムの作用角が目標作用角に近づけられる。

ところで、上記アクチュエータの制御により、スライダが軸方向に変位させられた場合には、その変位の方向及び速度によっては、スライダのヘリカルスプラインが入・出力アームのヘリカルスプラインから一時的に離れるおそれがある。この現象は、例えば目標作用角が、少なくともアクセルペダル等のアクセル操作部材の操作量に応じて直接設定される場合や、同操作量に応じて変化する機関回転速度により間接的に設定される場合には、次のようにして起る。内燃機関が無負荷状態のときに、アクセル操作部材を急に大きく操作する等のレーシングのための操作が行われると、その操作に応じて目標作用角が急激に大きくなって、スライダが軸方向へ速く変位しようとする。また、操作されたアクセル操作部材を急に戻す等の戻し操作が行われると、その戻し操作に応じて目標作用角が急激に小さくなって、スライダが上記とは逆方向へ速く変位しようとする。

ここで、上記戻し操作が行われた場合にスライダが変位する方向が、スライダのヘリカルスプラインが入・出力アームのヘリカルスプラインから遠ざかる側であるとすると、同スライダの速い動きにより、そのヘリカルスプラインが入・出力アームのヘリカルスプラインから離れるおそれがある。

この点、請求項１に記載の発明では、内燃機関のレーシング状態が開始されて、そのことがレーシング判定手段によって判定されると、制御手段による内燃機関の運転状態に応じたアクチュエータの制御に際し、スライダを上記方向へ変位させる目標作用角の設定が変位規制手段によって規制される。そのため、レーシングのための操作に続く戻し操作が行われた場合に、スライダのヘリカルスプラインが入・出力アームのヘリカルスプラインから離れる現象が起りにくく、互いに離れたヘリカルスプライン同士が再び接触することに起因する歯打ち音の発生が抑制される。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記軸方向について、前記スライダのヘリカルスプラインが前記入力アーム及び出力アームの各ヘリカルスプラインから離れる方向と、同スライダが前記作用角を小さくする際に変位する方向とが互いに同一に設定されているとする。

上記の構成によれば、レーシングのための操作が急激に行われた場合には、その操作に応じて目標作用角が急激に大きくなって、スライダが軸方向についての一方へ速く変位しようとする。この方向は、スライダのヘリカルスプラインが、入・出力アームのヘリカルスプラインに近づく方向である。この場合には、変位規制手段によるスライダの変位規制は行われない。そのため、スライダが速く変位することとなるが、両ヘリカルスプラインが離れることはなく、従って歯打ち音の発生のおそれもない。

これに対し、レーシングのための操作に続く戻し操作が急激に行われた場合には、その操作に応じて目標作用角が急激に小さくなって、スライダが上記レーシングのための操作時とは逆方向へ速く変位しようとする。しかし、この場合には、上記請求項２に記載の発明による設定がなされることで、スライダの同方向への変位が規制される。そのため、スライダのヘリカルスプラインが入・出力アームのヘリカルスプラインから離れる現象が起りにくくなり、再び接触することに起因する歯打ち音の発生が抑制される。

請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の発明において、前記レーシング判定手段は、少なくとも前記内燃機関の負荷状態、機関回転速度、及び同機関回転速度の上昇度合いに基づき前記レーシング状態の開始を判定するとする。

ここで、吸気カムの目標作用角が、少なくとも内燃機関の負荷状態及び機関回転速度に基づいて算出される場合には、機関回転速度が急激に変化すると、それに応じて目標作用角も急激に変化する。前述したように、目標作用角の急激な変化はスライダの急激な変位を引き起し、歯打ち音の原因となる。

この点、請求項３に記載の発明では、少なくとも内燃機関の負荷状態、機関回転速度及び機関回転速度の上昇度合いに基づいてレーシング状態の有無が判定される。このように、機関回転速度の上昇度合いがレーシング状態の判定に用いられることで、用いられない場合に比べ、目標作用角が急激に変化しているかどうか、ひいては歯打ち音の発生しやすい状況であるかどうかを精度よく判定することが可能となる。

請求項４に記載の発明では、請求項１〜３のいずれか１つに記載の発明において、前記変位規制手段は、前記レーシング判定手段によりレーシング状態が開始された旨の判定がなされると、その判定時の前記制御手段における目標作用角を保持するとする。

上記の構成によれば、内燃機関のレーシング状態が開始されて、そのことがレーシング判定手段によって判定されると、変位規制手段では、その判定時の目標作用角が保持される。これに伴い実際の作用角もまた保持されるため、前記軸方向について、スライダのヘリカルスプラインが入・出力アームのヘリカルスプラインから遠ざかる側へスライダが変位することが規制される。その結果、レーシングのための操作に続く戻し操作が行われた場合に、スライダのヘリカルスプラインが入・出力アームのヘリカルスプラインから離れる現象が起りにくくなる。従って、互いに離れたヘリカルスプライン同士が再び接触することに起因する歯打ち音の発生が抑制される。

請求項５に記載の発明では、請求項１〜４のいずれか１つに記載の発明において、前記変位規制手段による変位規制時には、前記内燃機関の吸気通路に設けられたスロットルバルブにより吸入空気量が調整されるとする。

上記の構成によれば、レーシング状態が開始された旨の判定がなされた場合には、スライダの変位が規制されて作用角が変更されなくなる。しかし、このときにはスロットルバルブの開度が変更されることにより吸入空気量が調整される。この調整により、スライダの変位規制中にレーシングのための操作及び戻し操作が行われる際には、それらの操作に応じて吸入空気量を調整して、機関回転速度を運転者の意図に即して速やかに昇降させることが可能となる。

請求項６に記載の発明では、請求項１〜５のいずれか１つに記載の発明において、前記変位規制手段による変位規制は、前記内燃機関の機関回転速度が所定値以下であり、かつその状態が所定時間継続することを条件に終了されるとする。

上記の構成によれば、レーシング状態の開始に応じて行われるスライダの変位規制は、所定の条件が満たされない限り継続される。すなわち、機関回転速度が所定値よりも高い場合、あるいは所定値以下であるものの、その状態が所定時間継続していない場合には、スライダの変位規制は継続される。そして、機関回転速度が低下して所定値以下となり、この状態が所定時間継続すると上記の条件が満たされる。この条件成立により、上記変位規制が終了され、内燃機関の運転状態に応じた目標作用角に基づくアクチュエータの制御が再開される。従って、一般に、レーシングのための操作は繰返して行われるが、上記のように機関回転速度の低い状況が継続することを条件に変位規制を終了することで、上記レーシングのための一連の操作が終ったかどうかを正確に把握し、そのうえで通常の制御に戻すことが可能となる。

以下、本発明を具体化した一実施形態について、図面を参照して説明する。
車両には、図１〜図３に示すように、内燃機関としての多気筒ガソリンエンジン（以下、単にエンジンという）１１が搭載されている。エンジン１１は、複数の気筒（シリンダ）１２を有するシリンダブロック１３と、その上に取付けられたシリンダヘッド１４とを備えている。各気筒１２にはピストン１５が往復動可能に収容されている。各ピストン１５は、コネクティングロッド１６を介し、出力軸であるクランクシャフト１７に連結されている。各ピストン１５の往復運動は、コネクティングロッド１６によって回転運動に変換された後、クランクシャフト１７に伝達される。

気筒１２内のピストン１５よりも上側の空間は燃焼室１８となっている。各燃焼室１８には、スロットルバルブ１９を有する吸気通路２３が接続されており、エンジン１１の外部の空気が吸気通路２３を通過して燃焼室１８に吸入される。スロットルバルブ１９は電動モータ等からなるアクチュエータ２４に駆動連結されている。アクチュエータ２４は、運転者によるアクセル操作部材としてのアクセルペダル２５の踏込み操作等に応じて作動し、スロットルバルブ１９を回動させる。吸気通路２３を流れる空気の量（吸入空気量）は、少なくともスロットルバルブ１９の回動角度（スロットル開度）に応じて変化する。

また、燃焼室１８には排気通路２８が接続されており、燃焼室１８で生じた燃焼ガスが同排気通路２８を通ってエンジン１１の外部へ排出される。
上記シリンダヘッド１４には、吸気通路２３の各燃焼室１８との接続部分（吸気ポート２３Ａ）を開閉する一対の吸気バルブ３１（図１及び図２では１つのみ図示）と、排気通路２８の各燃焼室１８との接続部分（排気ポート２８Ａ）を開閉する一対の排気バルブ３２（図１及び図２では１つのみ図示）とが、機関バルブとして気筒１２毎に設けられている。これらの吸・排気バルブ３１，３２は、いずれもバルブスプリング２９によって、吸・排気ポート２３Ａ，２８Ａを閉鎖する方向（閉弁方向、図２の略上方）へ付勢されている。シリンダヘッド１４における吸気バルブ３１の略上方には、吸気カム３３を有する吸気カムシャフト３４が、支持壁部３５（図３参照）により回転可能に支持されている。同様に、シリンダヘッド１４における排気バルブ３２の略上方には、排気カム３６を有する排気カムシャフト３７が回転可能に支持されている。

吸・排気カムシャフト３４，３７は、タイミングチェーン３８、スプロケット（図示略）等によりクランクシャフト１７に駆動連結されている。そして、クランクシャフト１７の回転がタイミングチェーン３８等を介して吸・排気カムシャフト３４，３７に伝達される。吸・排気カム３３，３６の回転により、吸・排気バルブ３１，３２がバルブスプリング２９に抗して押下げられる。この押下げにより、吸・排気ポート２３Ａ，２８Ａが開放された状態（開弁状態）になる。このようにして、吸・排気カムシャフト３４，３７の回転に伴い吸・排気バルブ３１，３２が開弁及び閉弁される。

吸気通路２３には、その下流側へ向けて燃料を噴射する燃料噴射弁３９が各気筒１２に対応して取付けられている。噴射された燃料は、吸気通路２３を通る吸入空気と混ざり合って混合気となる。なお、燃料噴射弁３９をシリンダブロック１３に取付け、同燃料噴射弁３９から燃焼室１８へ燃料を直接噴射するようにしてもよい。

シリンダヘッド１４には、点火プラグ４１が各気筒１２に対応して取付けられている。各点火プラグ４１は、イグナイタ４２からの点火信号に基づいて作動する。点火プラグ４１には、点火コイル４３から出力される高電圧が印加される。そして、前記混合気は点火プラグ４１の火花放電によって着火され、爆発・燃焼する。このときに生じた高温高圧の燃焼ガスによりピストン１５が往復動され、クランクシャフト１７が回転されてエンジン１１の駆動力（出力トルク）が得られる。

エンジン１１には、吸気バルブ３１のバルブ特性を可変とする可変動弁機構として、バルブタイミング可変機構４４及び作用角可変機構４５が設けられている。
バルブタイミング可変機構４４は、クランクシャフト１７に対する吸気カムシャフト３４の相対回転位相を変化させることにより、吸気バルブ３１のバルブタイミング（開閉期間）をクランク角（クランクシャフト１７の回転角）に対して連続的に変更するための機構であり、例えば油圧により駆動される。こうしたバルブタイミング可変機構４４は、例えば図３に示すように、エンジン１１におけるタイミングチェーン３８側（図３の左側）の端部に設けられている。

吸気バルブ３１のバルブタイミングは、例えば、図４に示すように吸気バルブ３１の開弁時期ＩＶＯ及び閉弁時期ＩＶＣで表すことができる。バルブタイミングは、吸気バルブ３１の開弁期間（開弁時期ＩＶＯから閉弁時期ＩＶＣまでの期間）が一定に保持された状態で進角又は遅角させられる。なお、図４中のＥＶＯ，ＥＶＣは排気バルブ３２の開弁時期及び閉弁時期を示している。そして、図４において二点鎖線で示すようにバルブタイミングが変化すると、吸・排気バルブ３１，３２がともに開弁している期間、すなわち吸・排気バルブ３１，３２の開弁期間についてのバルブオーバラップ（吸気バルブ３１の開弁時期ＩＶＯから排気バルブ３２の閉弁時期ＥＶＣまでの期間）Ｏ／Ｌが変化する。ここで、排気バルブ３２のバルブタイミングを一定とすると、バルブオーバラップＯ／Ｌは吸気バルブ３１のバルブタイミングを最も遅角させたときに最小となり、同バルブタイミングを進角させるほど大きくなる。

一方、作用角可変機構４５は、吸気カム３３の作用角を連続的に可変とする機構である。ここで、図５に示すように作用角は、吸気カム３３の回転（図５ではクランク角で表現）について、吸気バルブ３１の開弁時期ＩＶＯから閉弁時期ＩＶＣまでの角度範囲である。本実施形態では、作用角可変機構４５により吸気バルブ３１の最大リフト量も連続的に変更される。最大リフト量は、吸気バルブ３１が開弁時において最も下方まで移動（リフト）したときの同吸気バルブ３１の移動量である。これらの作用角及び最大リフト量は、作用角可変機構４５によって互いに同期して変化させられ、例えば、作用角が小さくなるほど最大リフト量も小さくなる。作用角が小さくなるに従い、吸気バルブ３１の開弁時期ＩＶＯと閉弁時期ＩＶＣとが互いに近寄り、開弁期間が短くなり、気筒１２当りの吸入空気量が少なくなる。このように作用角及び最大リフト量が一対一で対応していることから、作用角可変機構４５によってこれらの作用角及び最大リフト量を変更する場合には、単に「作用角を変更」と表現するものとする。排気バルブ３２については、こうしたバルブタイミング可変機構や作用角可変機構は設けられていない。

図３に示すように、作用角可変機構４５は、気筒１２毎の仲介駆動機構４７を備えるほか、全部の仲介駆動機構４７に共通する１本の支持パイプ４８、１本のコントロールシャフト４９、及び電動モータからなる１つのアクチュエータ５１を備えている。

支持パイプ４８は気筒１２の配列方向（図３の左右方向）へ延びるように配置され、前述した支持壁部３５に貫通固定されている。なお、この方向について、特に区別する必要のない場合には「軸方向」といい、区別する必要のある場合には矢印Ｘ方向又は矢印Ｙ方向というものとする。矢印Ｘ方向は、タイミングチェーン３８に近づく方向であり、本実施形態では吸気カム３３の作用角を小さくする方向である。この矢印Ｘ方向は、後述するように、軸方向についてスライダ５９のヘリカルスプライン５９Ａ，５９Ｂ，５９Ｃが入・出力アーム５２，５３，５４のヘリカルスプライン５２Ａ，５３Ｂ，５４Ｃから離れる方向と同じである。また、矢印Ｙ方向はタイミングチェーン３８から遠ざかる方向であり、本実施形態では作用角を大きくする方向である。前記貫通固定により、支持パイプ４８は軸方向への移動が不能であり、しかも回転不能である。コントロールシャフト４９は支持パイプ４８内に挿通されており、アクチュエータ５１により軸方向へ往復駆動される。

各仲介駆動機構４７は、気筒１２毎の吸気カム３３と吸気バルブ３１との間に設けられている（図１及び図２参照）。各仲介駆動機構４７は、図６〜図８に示すように、入力アーム５２と、その軸方向についての両側に配置された一対の出力アーム５３，５４とを備えている。入力アーム５２及び各出力アーム５３，５４は、それらの相対向する端部において嵌合により連結されている。仲介駆動機構４７毎の入力アーム５２及び両出力アーム５３，５４は支持壁部３５，３５間に配置されており、軸方向への変位が両支持壁部３５，３５によって規制されている（図８参照）。

入力アーム５２は一対の支持片５５，５５を備えており、両支持片５５，５５間にローラ５６が軸支されている。また、各出力アーム５３，５４は、ベース円部５７と、凹状に湾曲するカム面５８Ａを有するノーズ５８とをそれぞれ備えている。

支持パイプ４８と、入力アーム５２及び両出力アーム５３，５４との間には、動力伝達用のスライダ５９が配置されている。スライダ５９は、支持パイプ４８上に回動可能かつ軸方向への変位可能に支持されている。スライダ５９をコントロールシャフト４９に動力伝達可能に連結するために、同スライダ５９の内周面には、周方向に延びる周溝６１が形成されている。周溝６１は、スライダ５９に設けられた貫通孔６２によって同スライダ５９の外部に連通している（図９参照）。また、支持パイプ４８において、各仲介駆動機構４７に対応する箇所には、軸方向へ延びる長孔６３が形成されている。これらの周溝６１及び長孔６３には、前述した貫通孔６２を通じて挿入された係止ピン６４が配置され、その内端部（図８及び図９の下端部）がコントロールシャフト４９に圧入固定されている。また、周溝６１内に位置する係止ピン６４の外端部（図８及び図９の上端部）にはブッシュ６５が外嵌固定されている。

従って、前述したように支持パイプ４８がシリンダヘッド１４（支持壁部３５）に固定されているが、コントロールシャフト４９の軸方向への移動に伴い、係止ピン６４が長孔６３内を移動することで、ブッシュ６５を介してスライダ５９を軸方向へ変位させることが可能である。さらに、スライダ５９自体は、周方向へ延びる周溝６１にて係止ピン６４及びブッシュ６５に係止されていることから、係止ピン６４及びブッシュ６５にて軸方向の位置は決定されるが、軸周りについては回動可能である。

入力アーム５２及びスライダ５９間で動力を伝達するために、入力アーム５２の内周面には、出力アーム５３側ほど時計回り方向へねじれたヘリカルスプライン５２Ａが形成されている。これに対応して図７に示すように、スライダ５９の外周面の軸方向における中間部分には、同方向へねじれたヘリカルスプライン５９Ａが形成され、これが前述したヘリカルスプライン５２Ａに噛合されている。

また、各出力アーム５３，５４及びスライダ５９間で動力を伝達するために、各出力アーム５３，５４の内周面には、前記入力アーム５２のヘリカルスプライン５２Ａとは逆方向、すなわち入力アーム５２から出力アーム５３側へ離れるほど反時計回り方向へねじれたヘリカルスプライン５３Ｂ，５４Ｃが形成されている。これに対応して、スライダ５９の外周面の軸方向における両端部には同方向へねじれたヘリカルスプライン５９Ｂ，５９Ｃが形成され、これらが前述したヘリカルスプライン５３Ｂ，５４Ｃに噛合されている。このように、ヘリカルスプライン５２Ａ，５９Ａと、ヘリカルスプライン５３Ｂ，５４Ｃ，５９Ｂ，５９Ｃとは逆方向へねじれている。そのため、コントロールシャフト４９の軸方向の移動に連動してスライダ５９が同方向へ変位しながら回転することにより、入力アーム５２と各出力アーム５３，５４とに対し互いに逆方向のねじり力が付与され、入力アーム５２及び出力アーム５３，５４の相対位相差が変化する。また、前記ヘリカルスプライン（５２Ａ，５３Ｂ，５４Ｃ），（５９Ａ，５９Ｂ，５９Ｃ）のねじれ方向の設定により、入・出力アーム５２〜５４の相対位相差は、スライダ５９が矢印Ｘ方向（作用角を小さくする方向）へ変位するに従い小さくなる。

図２に示すように、各仲介駆動機構４７のローラ５６は、吸気カムシャフト３４の吸気カム３３に接触しており、同吸気カムシャフト３４の回転に伴い吸気カム３３による略下向きの力がローラ５６に加えられる。また、支持片５５及びシリンダヘッド１４間にはスプリング６６が圧縮状態で配置されており、このスプリング６６によりローラ５６が常に吸気カム３３に押付けられている。そして、吸気カム３３のカムプロフィールに応じて変化する略下向きの力と、スプリング６６による上向きの力とがつり合うように入力アーム５２がコントロールシャフト４９を支点として上下に揺動する。

一方、吸気バルブ３１及び出力アーム５３，５４間にはロッカーアーム６７が配置され、同ロッカーアーム６７を介して出力アーム５３，５４の揺動が吸気バルブ３１に伝達される。すなわち、各ロッカーアーム６７は、その基端部（図２の左端部）６７Ａにおいてアジャスタ６８にて揺動可能に支持され、先端部（図２の右端部）６７Ｂにおいて吸気バルブ３１に接触している。そして、バルブスプリング２９の付勢力が吸気バルブ３１を通じてロッカーアーム６７の先端部６７Ｂに加わり、同ロッカーアーム６７のローラ６９が出力アーム５３（又は５４）のベース円部５７又はノーズ５８に接触している。

従って、吸気カムシャフト３４が回転すると、仲介駆動機構４７では、吸気カム３３によって入力アーム５２がコントロールシャフト４９を支点として上下に揺動する。この揺動はスライダ５９を介して両出力アーム５３，５４に伝達され、同出力アーム５３，５４が上下に揺動する。これらの揺動する出力アーム５３，５４によって、対応する吸気バルブ３１が駆動されて開弁する。この開弁に伴い吸気ポート２３Ａから燃焼室１８へ、空気及び燃料の混合気が吸入される。

また、アクチュエータ５１によってコントロールシャフト４９が軸方向へ変位させられることで、スライダ５９が回転を伴いながら軸方向へ変位し、入・出力アーム５２〜５４の揺動方向について、入力アーム５２と各出力アーム５３，５４との相対位相差が変更される。この変更に伴い吸気カム３３の作用角が連続的に変化する。スライダ５９が矢印Ｘ方向へ最大量変位して相対位相差が最小のときには作用角が小さく、気筒１２当りの吸入空気量が少ない。そして、スライダ５９の矢印Ｙ方向への変位に伴って相対位相差が増大すると、作用角が大きくなって吸入空気量が多くなる。

図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は、アクチュエータ５１によってコントロールシャフト４９を図３の矢印Ｙ方向へ最大量移動させたときの仲介駆動機構４７の状態を示している。スライダ５９が可動範囲における矢印Ｙ方向の端に位置している。このときには、入力アーム５２と各出力アーム５３，５４との相対位相差が最大となっている。また、吸気カム３３の作用角も最大となっている。

特に、図１０（Ａ）は、吸気カム３３がそのベース円部３３Ａにおいて、仲介駆動機構４７のローラ５６に接触した状態を示している。この状態では、両出力アーム５３，５４のベース円部５７においてノーズ５８に近い部分がロッカーアーム６７のローラ６９に接触している。このため、吸気バルブ３１は閉弁状態（リフト量が「０」）となる。

吸気カムシャフト３４が回転すると、吸気カム３３のノーズ３３Ｂによってローラ５６が押下げられて、入力アーム５２が下方へ揺動する。この揺動がスライダ５９を介して各出力アーム５３，５４に伝達されて、同出力アーム５３，５４が下方へ揺動する。これらの揺動により、ノーズ５８のカム面５８Ａが直ちにロッカーアーム６７のローラ６９に接触して、図１０（Ｂ）に示すように、カム面５８Ａの略全範囲を使用してローラ６９を押下げる。この押下げにより、ロッカーアーム６７が基端部６７Ａを支点として下方へ揺動し、ロッカーアーム６７の先端部６７Ｂが大きく吸気バルブ３１を押下げ、同吸気バルブ３１を大きく開弁させる。リフト量が最大となり、吸気ポート２３Ａから燃焼室１８に流入する空気の量が最大となる。

前記の状態から、アクチュエータ５１によってコントロールシャフト４９を図３の矢印Ｘ方向へ移動させると、それに連動してスライダ５９が回転しながら同方向へ変位する。スライダ５９の回転により入力アーム５２及び各出力アーム５３，５４に対し互いに逆方向のねじり力が付与され、入力アーム５２及び各出力アーム５３，５４の相対位相差が変化する。この相対位相差は、スライダ５９の変位量が大きくなるほど小さくなる。

吸気カム３３のベース円部３３Ａが、仲介駆動機構４７のローラ５６に接触するときに、出力アーム５３，５４のベース円部５７についてロッカーアーム６７のローラ６９との接触箇所がノーズ５８から遠ざかる。このため、出力アーム５３，５４が揺動しても、しばらくはロッカーアーム６７のローラ６９はノーズ５８のカム面５８Ａに接触することなくベース円部５７に接触し続ける。

その後、カム面５８Ａがローラ６９を押下げて、基端部６７Ａを支点としてロッカーアーム６７を下方へ揺動させるが、ローラ６９が当初、ノーズ５８から離れている分、カム面５８Ａの使用範囲が少なくなる。その結果、ロッカーアーム６７の揺動角度が小さくなり、作用角が小さくなる。こうして、吸気バルブ３１は最大時よりも小さな作用角にて吸気通路２３を開放状態にする。吸気バルブ３１の開弁に伴い吸気ポート２３Ａから燃焼室１８に流入する空気量は、スライダ５９の矢印Ｘ方向への変位量に応じて少なくなる。

このように、アクチュエータ５１によってコントロールシャフト４９を通じてスライダ５９の位置を調整することにより、上記図５に示すリフト量パターンの間で、吸気カム３３の作用角、及び吸気バルブ３１の最大リフト量を連続的に調整することが可能である。

ところで、車両には、図１に示すように、各部の状態を検出するセンサが種々取付けられている。これらのセンサとしては、例えばクランク角センサ７１、カム角センサ７２、回転角センサ７３、エアフロメータ７４、スロットルセンサ７５、アクセルセンサ７６等が用いられている。

クランク角センサ７１は、クランクシャフト１７が一定角度回転する毎にパルス状の信号を発生する。この信号は、クランクシャフト１７の回転角度であるクランク角や、単位時間当りのクランクシャフト１７の回転速度であるエンジン回転速度（機関回転速度）の算出等に用いられる。カム角センサ７２は、吸気カムシャフト３４の近傍に設けられて同カムシャフト３４の回転角度（カム角）を検出する。回転角センサ７３は、吸気バルブ３１のバルブ特性（作用角及び最大リフト量）を検出すべく、アクチュエータ５１の回転角度を検出する。エアフロメータ７４は、吸気通路２３を流れる空気の量（吸入空気量）を検出し、スロットルセンサ７５はスロットル開度を検出し、アクセルセンサ７６は運転者によるアクセルペダル２５の踏込み量を検出する。

車両には、前記各種信号に基づいて、エンジン１１等の各部を制御する電子制御装置７７が設けられている。電子制御装置７７はマイクロコンピュータを中心として構成されており、中央処理装置（ＣＰＵ）が、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）に記憶されている制御プログラム、初期データ、制御マップ等に従って演算処理を行い、その演算結果に基づいて各種制御を実行する。ＣＰＵによる演算結果は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）において一時的に記憶される。

電子制御装置７７が行う制御の一部として、スロットル開度制御、吸気バルブ３１のバルブ特性に関する制御（バルブタイミング制御及び作用角制御）等が挙げられる。
スロットル開度制御では、基本的にはエンジン１１に対する運転者の出力要求を表すアクセル踏込み量が大となるほどスロットルバルブ１９が開き側となるようにアクチュエータ２４が駆動制御される。ここで、スロットル開度が大となるほどエンジン１１の吸入空気量が多くなり、それに応じて燃料噴射量も大とされるため、燃焼室１８に充填される混合気の量が増加してエンジン出力が大となる。そのため、エンジン１１に対する運転者の出力要求に対応したエンジン出力が得られる。こうした基本的な制御は、後述する作用角制御において、エンジン１１のレーシング時に目標作用角が保持される際にも同様に行われる。

バルブタイミング制御では、エンジン１１の運転状況、例えばエンジン回転速度、エンジン負荷等に基づいて、吸気バルブ３１の目標バルブタイミングが算出される。そして、クランク角センサ７１及びカム角センサ７２の検出結果に基づき把握される吸気バルブ３１の実際のバルブタイミングが上記目標バルブタイミングとなるように、バルブタイミング可変機構４４が制御される。この制御により、吸気バルブ３１のバルブタイミングが、エンジン１１の運転状況に応じた適切なタイミングに制御される。

作用角制御では、エンジン回転速度、エンジン負荷等のエンジン１１の運転状況に関するパラメータに基づいて、吸気カム３３の目標作用角が算出される。一方で、回転角センサ７３によって検出された回転角に基づき、その回転角に対応する吸気カム３３の実際の作用角が算出される。そして、この実際の作用角が上記目標作用角となるようにアクチュエータ５１に対する通電が制御される。こうした通電制御により、吸気バルブ３１の作用角がエンジン１１の運転状況に適した値に調整される。

例えば、エンジン回転速度一定のもと、エンジン負荷が大となるほどエンジン１１の吸入空気量を確保しやすくすべく、吸気カム３３の目標作用角が大きくされる。これは、エンジン負荷が大となるほど大きなエンジン出力が要求されていることになり、その出力を得るために必要な吸入空気量も多くなるからである。

また、エンジン負荷が小さくなるほど必要な空気量が少なくなることから、吸気カム３３の作用角が小さくされて吸入空気量が低減される。そのため、スロットルバルブ１９を閉じ側に制御して吸入空気量を低減しなくてもよくなり、スロットルバルブ１９を開き側の所定開度に保持することが可能となる。このため、上記のようにスロットルバルブ１９を閉じ側に制御することに伴う不具合、例えばポンピング損失の増大や燃費の低下等が抑制される。

上記バルブタイミング制御及び作用角制御を行うことで、吸気バルブ３１の開弁時期ＩＶＯや閉弁時期ＩＶＣを互いに独立して変更することが可能である。例えば、閉弁時期ＩＶＣ（又は開弁時期ＩＶＯ）を保持した状態で開弁時期ＩＶＯ（又は閉弁時期ＩＶＣ）を進角させたり遅角させたりすることができる。また、開弁時期ＩＶＯ及び閉弁時期ＩＶＣをそれぞれ進角させたり遅角させたりすることができる。

ところで、上記作用角可変機構４５では、入力アーム５２及び出力アーム５３，５４の相対位相差を変更するために、スライダ５９と、入・出力アーム５２〜５４とをヘリカルスプライン（５９Ａ，５２Ａ）、（５９Ｂ，５３Ｂ）、（５９Ｃ，５４Ｃ）によって噛合させている。こうした構造を採っていることから、スライダ５９が軸方向に変位した場合には、その変位方向及び変位速度によっては、スライダ５９のヘリカルスプライン５９Ａ〜５９Ｃが入・出力アーム５２〜５４のヘリカルスプライン５２Ａ，５３Ｂ，５４Ｃから一時的に離れて、再び接触する。すなわち、スライダ５９の変位方向には、そのヘリカルスプライン５９Ａ〜５９Ｃがヘリカルスプライン５２Ａ，５３Ｂ，５４Ｃから離れる方向と、近づく方向とがある。

例えば、入力アーム５２のローラ５６に対しては、吸気カム３３による略下向きの力が加わる。この力は、図１１（Ａ）に示すようにヘリカルスプライン５２Ａ，５９Ａを通じてスライダ５９に伝達される。前述したように、両ヘリカルスプライン５２Ａ，５９Ａが出力アーム５３側（図１１の左側）ほど時計回り方向へねじれている。上記略下向きの力が入力アーム５２に加わっている状況下では、矢印Ｘ方向（作用角を小さくする方向）は、図１１（Ｂ）に示すように、そのスライダ５９のヘリカルスプライン５９Ａが入力アーム５２のヘリカルスプライン５２Ａから離れる方向である。なお、図１１（Ｂ）は、スライダ５９のみが矢印Ｘ方向へ若干変位した状態を示している。これとは逆に、矢印Ｙ方向（作用角を大きくする方向）は、スライダ５９のヘリカルスプライン５９Ａが入力アーム５２のヘリカルスプライン５２Ａに近づく方向である。

また、両出力アーム５３，５４に対しては、バルブスプリング２９により、吸気バルブ３１、ロッカーアーム６７等を介して略上向きの力が加わる。この力は、図１２（Ａ）に示すように、ヘリカルスプライン５３Ｂ，５４Ｃ及び５９Ｂ，５９Ｃを通じてスライダ５９に伝達される。前述したように、これらのヘリカルスプライン５３Ｂ，５４Ｃ及び５９Ｂ，５９Ｃが前記ヘリカルスプライン５２Ａ，５９Ａとは逆方向へねじれている。上記略上向きの力が出力アーム５３，５４に加わっている状況下では、矢印Ｘ方向（作用角を小さくする方向）は、図１２（Ｂ）に示すように、スライダ５９のヘリカルスプライン５９Ｂ，５９Ｃが、出力アーム５３，５４のヘリカルスプライン５３Ｂ，５４Ｃから離れる方向である。なお、図１２（Ｂ）は、スライダ５９のみが矢印Ｘ方向へ若干変位した状態を示している。これとは逆に、矢印Ｙ方向（作用角を大きくする方向）は、ヘリカルスプライン５９Ｂ，５９Ｃがヘリカルスプライン５３Ｂ，５４Ｃに近づく方向である。

スライダ５９が矢印Ｙ方向へ変位する場合には、その変位の速度に拘らず（遅く変位しても速く変位しても）、入・出力アーム５２〜５４のヘリカルスプライン５２Ａ，５３Ｂ，５４Ｃはスライダ５９のヘリカルスプライン５９Ａ〜５９Ｃに対し接触した状態を維持する。ヘリカルスプライン５２Ａ，５３Ｂ，５４Ｃがヘリカルスプライン５９Ａ〜５９Ｃから離れることはない。

これに対し、スライダ５９が矢印Ｘ方向へ変位する場合には、その変位の速度が比較的ゆっくりであれば、ヘリカルスプライン５２Ａ，５３Ｂ，５４Ｃはヘリカルスプライン５９Ａ〜５９Ｃに対し接触した状態を維持する。しかし、スライダ５９が同方向へ速く変位すると、ヘリカルスプライン５９Ａ〜５９Ｃがヘリカルスプライン５２Ａ，５３Ｂ，５４Ｃから一時的に離れるおそれがある。この場合、再び両ヘリカルスプライン５９Ａ〜５９Ｃとヘリカルスプライン５２Ａ，５３Ｂ，５４Ｃとが接触する際に歯打ち音と呼ばれる異音を発生する。

こうした状況の起る場面の１つとして、エンジン１１がレーシング状態となったときが挙げられる。レーシング状態では、エンジン１１に負荷がかからない状態でアクセルペダル２５が運転者によって急激に踏込まれる。その後は、通常は、アクセルペダル２５は急激に戻される。このときのアクセルペダル２５の動きに応じてエンジン回転速度が上昇・下降し、それに伴って目標作用角が急激に変化する。

すなわち、レーシングのためのアクセルペダル２５の急激な踏込み操作に応じてエンジン回転速度が急激に上昇すると、それに応じて目標作用角として大きな値が設定される。この目標作用角に基づくアクチュエータ５１の制御により、スライダ５９が回転しながら矢印Ｙ方向へ変位する。この方向は、ヘリカルスプライン５９Ａ〜５９Ｃがヘリカルスプライン５２Ａ，５３Ｂ，５４Ｃに近づく方向であるため、歯打ち音が発生するおそれはない。

これに対し、アクセルペダル２５の急激な戻し操作に応じてエンジン回転速度が急激に降下すると、それに応じて目標作用角として小さな値が設定される。この目標作用角に基づくアクチュエータ５１の制御により、スライダ５９が前記とは逆方向へ回転しながら矢印Ｘ方向へ変位する。この方向は、スライダ５９のヘリカルスプライン５９Ａ〜５９Ｃが入・出力アーム５２〜５４のヘリカルスプライン５２Ａ，５３Ｂ，５４Ｃから離れる方向である。そのため、スライダ５９がこの矢印Ｘ方向へ急激に変位された場合には、ヘリカルスプライン５９Ａ〜５９Ｃがヘリカルスプライン５２Ａ，５３Ｂ，５４Ｃから一時的に離れた後に接触し、歯打ち音が発生するおそれがある。

また、レーシングのための上記アクセルペダル２５の踏込み操作及び戻し操作は、周囲が静かな状況下、例えば車両が停車されていて、ボンネットが開かれているときに行われることが多く、通常の走行時に比べて上記歯打ち音が聞えやすい。

そこで、本実施形態では、上記作用角制御に際し、レーシング時に目標作用角を保持することでスライダ５９の変位を規制し、歯打ち音の発生を抑制するようにしている。図１３のフローチャートは、電子制御装置７７によって行われる作用角制御ルーチンを示しており、所定のタイミングで繰返し実行される。この作用角制御ルーチンの各処理は保持フラグＦに基づいて実行される。保持フラグＦは、保持作用角が設定されているかどうかを判定する際に用いられるものであり、その初期値（エンジン始動時の値）は「０」である。

作用角制御ルーチンでは、まずステップ１００において、上述したようにエンジン回転速度、エンジン負荷等のエンジン１１の運転状況に関するパラメータに基づいて、目標作用角を算出する。

続いて、ステップ１１０において、予め設定されたレーシング判定条件が満たされているかどうかを判定する。レーシング判定条件は、エンジン１１の負荷状態についての条件（ｉ）、エンジン回転速度についての条件（ii）、及びエンジン回転速度の上昇度合いについての条件（iii ）からなる。そして、これらの条件（ｉ）〜（iii ）が全て満たされた場合にレーシング判定条件が満たされる。各条件（ｉ）〜（iii ）の内容は次の通りである。

＜条件（ｉ）について＞
エンジン１１が無負荷状態であること。例えば、エンジン１１から駆動輪への動力伝達を断続するクラッチによって、エンジン１１から駆動輪への動力伝達が遮断されているかどうかを判定する。この場合、動力伝達が遮断されているときには無負荷状態であると判定し、遮断されていないときには無負荷状態でないと判定する。

これに代えて、エンジン回転速度と駆動輪の回転速度との比を変更するための変速機がニュートラルに設定されているかどうかを判定してもよい。この場合、変速機がニュートラルに設定されているときには無負荷状態であると判定し、設定されていないときに無負荷状態でないと判定する。

さらには、車速に基づいて無負荷状態であるかどうかを判定してもよい。この場合、車速が「０」であるときに無負荷状態であると判定し、車速が「０」でないときに無負荷状態でないと判定する。

なお、上述したクラッチによる動力伝達の遮断状況と、変速機におけるニュートラルの設定状況と、車速とを適宜組合わせ、その組合わせにかかる条件が全て満たされている場合に無負荷状態であると判定してもよい。

＜条件（ii）について＞
エンジン回転速度が高くなっていること。この場合、エンジン回転速度が所定値以上であるかどうかを判定する。この条件が満たされている場合には、レーシングのためのアクセルペダル２５の踏込み操作により、エンジン回転速度が高くなっていると判定する。なお、所定値としては、例えば１０００ｒｐｍ以上の値を設定することができるが、これは一例に過ぎず、適宜に変更してもよい。

＜条件（iii ）について＞
エンジン回転速度が急激に上昇していること（上昇度合いが大であること）。この場合、単位時間当りのエンジン回転速度の上昇量を求め、これを上昇度合いとする。そして、この上昇度合いが所定値以上であるかどうかを判定する。この条件が満たされている場合には、レーシングのためにアクセルペダル２５が急激に踏込まれ、エンジン回転速度が急激に上昇していると判定する。なお、所定値としては、例えば１０００ｒｐｍ／秒以上の値を設定することができるが、これは一例に過ぎず、適宜変更してもよい。

ここで、上記ステップ１１０の判定条件が満たされている（レーシング状態である）と、ステップ１２０において、前回の作用角制御ルーチン実行時に非レーシング状態であったかどうか（レーシング判定条件が成立していないかどうか）を判定する。この判定条件が満たされていると、すなわち、今回のルーチンで初めてレーシング状態である（レーシング状態が開始された）と判定されると、ステップ１３０において、前記ステップ１００での目標作用角を保持作用角として設定（記憶）する。

次に、ステップ１４０において保持フラグＦを「０」から「１」に切替え、ステップ１５０において保持作用角を作用角の指令値とし、この指令値に基づきアクチュエータ５１を制御する。この制御により、実際の作用角が保持作用角に近づけられる。そして、ステップ１５０の処理を経た後に作用角制御ルーチンを終了する。

これに対し、上記ステップ１１０の判定条件が満たされていない（今回、レーシング状態でない）場合、及びステップ１２０の判定条件が満たされていない（少なくとも前回の作用角制御ルーチン実行時には既にレーシング状態になっていた）場合には、ステップ１６０へ移行し、上記保持フラグＦが「１」であるかどうかを判定する。この判定条件が満たされている（Ｆ＝１）と、すなわち保持作用角が設定されていると、ステップ１７０において、予め定められた作用角復帰条件が成立していない（未成立）かどうかを判定する。作用角復帰条件は、上記保持作用角に基づくアクチュエータ５１の制御を終了して、目標作用角に基づくアクチュエータ５１の制御に復帰させるための条件である。ここでは、エンジン回転速度の低い状態がある程度の時間にわたって継続していることが、作用角復帰条件とされている。より詳しくは、エンジン回転速度が所定値以下であり、かつその状態が所定時間継続していることが、作用角復帰条件とされている。所定値としては、例えば１０００ｒｐｍを設定し、また、所定時間としては例えば５秒を設定することができるが、これらは一例に過ぎず適宜変更してもよい。

ステップ１７０の判定条件が満たされている（作用角復帰条件が未成立である）と、前述したステップ１５０へ移行し、保持作用角に基づくアクチュエータ５１の制御を引続き行う。このようにして、レーシング状態が開始されて、一旦保持作用角が設定されると、作用角復帰条件が満たされるまで、すなわち、レーシングのための一連の操作が終了するまで、実際の作用角が保持作用角となるようにアクチュエータ５１が制御される。

これに対し、ステップ１７０の判定条件が満たされていない（作用角復帰条件が成立している）と、アクセルペダル２５の急激な踏込み操作及び戻し操作が行われる可能性が低く、レーシングのための一連の操作が終了したと考えられる。このことから、ステップ１８０において保持フラグＦを「１」から「０」に切替え、その後にステップ１９０へ移行する。また、上記ステップ１６０の判定条件が満たされていない場合（Ｆ＝０）にもステップ１９０へ移行する。例えば、作用角復帰条件が成立した後、再びレーシング判定条件が成立するまでの期間が、こうした状況（Ｆ＝０）に該当する。ステップ１６０又は１８０から移行したステップ１９０では、上記ステップ１００での目標作用角を作用角の指令値として設定し、この指令値に基づきアクチュエータ５１を制御する。この制御により、実際の作用角がエンジン１１の運転状態に応じた目標作用角に近づけられる。そして、ステップ１９０の処理を経た後に、作用角制御ルーチンを終了する。

上述した作用角制御ルーチンでは、ステップ１９０の処理が制御手段に相当し、ステップ１１０，１２０の処理がレーシング判定手段に相当し、ステップ１３０〜１７０の処理が変位規制手段に相当する。

上記作用角制御ルーチンによると、保持フラグＦ及び作用角の指令値が例えば図１４に示すように変化する。タイミングｔ０において、レーシングのためのアクセルペダル２５の急激な踏込み操作が開始され、タイミングｔ１で初めてレーシング判定条件が成立すると、ステップ１００→１１０→１２０→１３０→１４０→１５０の順に処理が行われる。そのときの目標作用角が保持作用角として設定され（ステップ１３０）、この保持作用角を作用角の指令値としたアクチュエータ５１の制御が行われる（ステップ１５０）。また、保持フラグＦが「０」から「１」に切替えられる（ステップ１４０）。

タイミングｔ１よりも後にはステップ１６０の判定条件が満たされることから、作用角復帰条件が成立しない限り（ステップ１７０：ＹＥＳ）、ステップ１００→１１０（又は１２０）→１６０→１７０→１５０の順に処理が行われる。

保持フラグＦは、作用角復帰条件が成立すると「０」に切替えられる（ステップ１８０）。表現を変えると、保持フラグＦは作用角復帰条件が成立しない限り「１」に保持される。

従って、レーシングに際し、運転者によるアクセルペダル２５の急激な踏込み操作、及び急激な戻し操作が繰返されると、本来ならば、タイミングｔ１〜ｔ２の期間には、図１４において二点鎖線で示すように目標作用角が急激に上昇及び下降を繰返す。しかし、本実施形態では、同期間において実線で示すようにタイミングｔ１で設定された保持作用角が、タイミングｔ１後も作用角の指令値として設定される。

そして、タイミングｔ２で作用角復帰条件が成立すると、ステップ１００→１１０→１６０→１７０→１８０→１９０の順に処理が行われる。保持フラグＦが「１」から「０」に切替えられ、保持作用角を作用角の指令値としたアクチュエータ５１の制御から、目標作用角を作用角の指令値としたアクチュエータ５１の制御に切替えられる。

タイミングｔ２よりも後には、保持フラグＦが「０」であることから、ステップ１００→１１０→１６０→１９０の順に処理が行われ、目標作用角を作用角の指令値としたアクチュエータ５１の制御が継続される。

なお、保持作用角を指令値としたアクチュエータ５１の制御時（タイミングｔ１〜ｔ２の期間）には、スロットル開度がアクセルペダル２５の踏込み量に応じたものとなるようにアクチュエータ２４が制御される。この制御によりアクセルペダル２５の戻し時にはスロットルバルブ１９が閉じ側に制御されて吸入空気量が減少し、それに伴いエンジン回転速度も降下する。また、アクセルペダル２５の踏込み操作時にはスロットルバルブ１９が開き側に制御されて吸入空気量が増加し、それに伴いエンジン回転速度も上昇する。この際、仮に目標作用角が小さな値に保持されていると、吸気バルブ３１が小さな最大リフト量でしかリフトしないため、吸気バルブ３１によって吸入空気量が大きく制限されてしまう。この点、本実施形態では、上述したように、目標作用角が大きな値に保持されて、吸気バルブ３１が大きな最大リフト量にてリフトするため、同吸気バルブ３１による吸入空気量の制限は少ない。そのため、目標作用角が保持されるものの、アクセルペダル２５の踏込み操作及び戻し操作に応じてスロットルバルブ１９が作動して吸入空気量が変化し、エンジン回転速度が昇降する。

以上詳述した本実施形態によれば、次の効果が得られる。
（１）軸方向について、スライダ５９のヘリカルスプライン５９Ａ〜５９Ｃが入・出力アーム５２〜５４のヘリカルスプライン５２Ａ，５３Ｂ，５４Ｃから離れる方向と、同スライダ５９が作用角を小さくする際に変位する方向とを同一に設定している。また、エンジン１１の運転状態に基づき目標作用角を算出し、レーシング状態の開始によりレーシング判定条件が成立すると、そのときの目標作用角を保持作用角として設定し、作用角復帰条件が成立するまで保持するようにしている。

そのため、レーシングのためにアクセルペダル２５が急激に踏込み操作された後に、そのアクセルペダル２５が急激に戻されても、スライダ５９が保持され、軸方向への変位が規制される。ヘリカルスプライン５９Ａ〜５９Ｃがヘリカルスプライン５２Ａ，５３Ｂ，５４Ｃから離れる現象が起りにくくなる。同様の状況下で、ヘリカルスプライン５９Ａ〜５９Ｃがヘリカルスプライン５２Ａ，５３Ｂ，５４Ｃから離れると、それらが次に接触するときに歯打ち音が発生するが、本実施形態では上記のように離れる現象が起りにくいため、こうした歯打ち音を抑制することができる。

（２）一般に、レーシングのためにアクセルペダル２５が急激に踏込まれた直後には、そのアクセルペダル２５が急激に戻される傾向にある。従って、アクセルペダル２５の急激な踏込み操作がなされたことを把握できれば、その踏込み操作の直後には打ち音が発生するであろうことを予測可能である。このため、歯打ち音の抑制には、アクセルペダル２５の急激な踏込み操作を如何に精度よく判定するかが重要となってくる。

この点、本実施形態では、少なくともエンジン１１の負荷状態、エンジン回転速度、及びエンジン回転速度の上昇度合いに基づいてレーシング状態の有無を判定するようにしている。このように、エンジン回転速度の上昇度合いをレーシング状態の判定に用いることで、用いない場合に比べ、アクセルペダル２５が急激に踏込まれたかどうかを精度よく判定することができる。また、その後にアクセルペダル２５が急激に戻されて歯打ち音が発生するであろうことを予測することができる。この予測に基づいて目標作用角を保持することで、歯打ち音の発生を、より確実に抑制することができるようになる。

（３）レーシング状態が開始された旨の判定がなされた場合には、目標作用角が保持されて変更されなくなる。しかし、本実施形態では、こうした目標作用角の保持時には、スロットルバルブ１９の開度制御により吸入空気量を調整するようにしている。この調整により、レーシングのための操作に続く戻し操作が行われる際には吸入空気量を少なくして、レーシングによって上昇したエンジン回転速度を速やかに降下させることができる。また、目標作用角の保持中にレーシングのための操作及び戻し操作が繰返し行われる際には、それらの操作に応じて吸入空気量を調整して、エンジン回転速度を速やかに昇降させることができる。その結果、運転者の意図に即したエンジン回転速度の昇降を実現できる。

（４）「エンジン回転速度が所定値以下であり、かつその状態が所定時間継続すること」を、作用角復帰条件として設定している。従って、レーシング状態の開始後にレーシングのための操作が繰返して行われても、上記の作用角復帰条件を用いることで、上記レーシングのための一連の操作が終ったかどうかを正確に把握し、そのうえでエンジン１１の運転状態に応じた目標作用角に基づく制御に復帰することができる。

なお、本発明は次に示す別の実施形態に具体化することができる。
・作用角可変機構４５において、前記電動モータとは異なるタイプのアクチュエータを用いて、コントロールシャフト４９を軸方向へ変位させるようにしてもよい。

・レーシング判定条件として、前記実施形態の内容に別の条件を加えてもよい。また、作用角復帰条件の内容を前記実施形態とは異なるものに変更してもよい。
・作用角可変機構４５を、吸気カム３３及び吸気バルブ３１間だけでなく、排気カム３６及び排気バルブ３２間に設け、吸気カム３３に加え、排気カム３６の作用角を可変としてもよい。

・上記実施形態における作用角可変機構４５の構成を適宜変更してもよい。
例えば、支持パイプ４８を省略し、コントロールシャフト４９に支持パイプ４８の機能を兼ねさせてもよい。

また、ヘリカルスプライン５３Ｂ，５９Ｂ及びヘリカルスプライン５４Ｃ，５９Ｃのねじれ角を互いに同一にしてもよい。この場合には、気筒１２毎の一対の吸気バルブ３１が同じ最大リフト量にて往復動する。

また、上記ねじれ角を互いに異ならせてもよい。こうすると、同一の気筒１２であっても、２つの吸気バルブ３１が異なる最大リフト量で往復動することとなる。２つの吸気バルブ３１から異なる流量、あるいは異なるタイミングで燃焼室１８内に空気を吸入させることにより、燃焼室１８内にスワール等の旋回流を生じさせ、もって燃焼性を改良してエンジン１１の性能を向上させることが可能となる。

本発明の一実施形態についてその構成を示す略図。 エンジン上部の部分断面図。 シリンダヘッド上部を示す平面図。 バルブタイミング可変機構によるバルブタイミングの変化態様を示す特性図。 作用角可変機構による作用角の変化態様を示す特性図。 仲介駆動機構を示す斜視図。 仲介駆動機構におけるスライダ等を示す側面図。 仲介駆動機構の内部構造を示す断面図。 仲介駆動機構におけるコントロールシャフト、支持パイプ、スライダ等の関係を示す部分断面図。 （Ａ），（Ｂ）は仲介駆動機構の作用を示す部分断面図。 （Ａ），（Ｂ）はスライダと入力アームとの噛合部分で歯打ち音が発生する状況を説明する略図。 （Ａ），（Ｂ）はスライダと出力アームとの噛合部分で歯打ち音が発生する状況を説明する略図。 作用角を制御する手順を示すフローチャート。 保持フラグ及び作用角の指令値についての変化態様を示すタイムチャート。

符号の説明

１１…エンジン（内燃機関）、１９…スロットルバルブ、２３…吸気通路、３１…吸気バルブ、３３…吸気カム、３４…吸気カムシャフト、４５…作用角可変機構（可変動弁機構）、５１…アクチュエータ、５２…入力アーム、５２Ａ，５３Ｂ，５４Ｃ，５９Ａ，５９Ｂ，５９Ｃ…ヘリカルスプライン、５３，５４…出力アーム、５９…スライダ、７７…電子制御装置（制御手段、レーシング判定手段、変位規制手段）。

Claims (6)

1. 内燃機関の吸気カムシャフト及び吸気バルブ間に介在される機構であり、ヘリカルスプラインにてスライダの外周に噛合され、かつ前記吸気カムシャフトにより駆動される入力アームと、前記スライダ外周の前記入力アームとは異なる箇所にヘリカルスプラインにて噛合され、かつ前記吸気バルブを駆動する出力アームとを有し、アクチュエータにて前記スライダを軸方向へ変位させ、その変位に伴う前記スライダの回転により、前記入力アーム及び前記出力アームの相対位相差を変更し、前記吸気カムシャフトにおける吸気カムの作用角を変更するようにした可変動弁機構と、
   前記吸気カムの作用角が前記内燃機関の運転状態に応じた目標作用角となるように前記アクチュエータを制御する制御手段と
   を備える内燃機関の制御装置において、
   前記内燃機関のレーシング状態の開始を判定するレーシング判定手段と、
   前記レーシング判定手段によりレーシング状態が開始された旨の判定がなされると、前記制御手段による運転状態に応じたアクチュエータの制御に際し、前記軸方向について、前記スライダのヘリカルスプラインが前記入力アーム及び出力アームのヘリカルスプラインから遠ざかる側へ同スライダを変位させる目標作用角の設定を規制する変位規制手段と
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記軸方向について、前記スライダのヘリカルスプラインが前記入力アーム及び出力アームの各ヘリカルスプラインから離れる方向と、同スライダが前記作用角を小さくする際に変位する方向とが互いに同一に設定されている請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記レーシング判定手段は、少なくとも前記内燃機関の負荷状態、機関回転速度、及び同機関回転速度の上昇度合いに基づき前記レーシング状態の開始を判定する請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記変位規制手段は、前記レーシング判定手段によりレーシング状態が開始された旨の判定がなされると、その判定時の前記制御手段における目標作用角を保持する請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記変位規制手段による変位規制時には、前記内燃機関の吸気通路に設けられたスロットルバルブにより吸入空気量が調整される請求項１〜４のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記変位規制手段による変位規制は、前記内燃機関の機関回転速度が所定値以下であり、かつその状態が所定時間継続することを条件に終了される請求項１〜５のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。

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