JP4525579B2 - 内燃機関のバルブ特性制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関における機関バルブの開弁期間（作用角）、最大リフト量等のバルブ特性を機関運転状態に応じて可変制御する内燃機関のバルブ特性制御装置に関するものである。

内燃機関の一般的な動弁機構は、バルブスプリングによって閉弁方向に付勢された機関バルブを、カムシャフトのカムによって直接、又はロッカーアーム等を介して押下げて開弁させる構成を採用している。この動弁機構によって機関バルブを作動させる場合、機関バルブの開弁期間（カムの作用角）や最大リフト量といったバルブ特性は、機関運転状態に拘わらず一定である。

これに対し、近年では、上記動弁機構としてバルブ特性可変機構を用いることが提案されている。バルブ特性可変機構は機関バルブのバルブ特性を可変とする機構であり、電動アクチュエータによって駆動される。これらのバルブ特性可変機構及び電動アクチュエータによるバルブ特性の可変制御に際しては、機関運転状態に応じた目標バルブ特性が算出され、実バルブ特性がその目標バルブ特性となるように、電子制御装置による電動アクチュエータに対する通電制御が行われる。

この制御により、例えば内燃機関の低回転低負荷域では、吸気バルブの作用角を小さくして吸入空気量を制限することで、スロットルバルブの開度制御によって生ずるポンピングロスを小さくし、燃費の向上を図ることができる。また、内燃機関の高回転高負荷域では上記作用角を大きくし、吸気充填効率の向上により機関出力の増加を確保することができる。

ここで、内燃機関の停止に際しイグニションスイッチがオフ操作されると、所定の条件が満たされた後にメインリレーがオフされる。所定の条件とは、機関停止後も所定状態となるために電力を必要とする各種電気機器について、それらの全てが所定状態になることである。この所定状態の中には、機関バルブのバルブ特性が次回の機関始動時に適したバルブ特性であることが含まれる。そして、上記メインリレーのオフにより、上記電子制御装置を含む各種電気機器への電力供給が遮断される。電子制御装置による電動アクチュエータへの電力供給についても、このタイミングで遮断される。

ところで、上記バルブ特性、すなわちバルブ特性可変機構の動作位置はセンサによって検出される。このセンサとして相対位置センサが用いられる場合には、検出対象である電動アクチュエータの可動部が一定量移動する毎に相対位置センサからパルス信号が出力される。このパルス信号が計数されることで、電源投入後に電動アクチュエータが移動した量（相対移動量）が求められる。しかし、この相対移動量だけでは、電動アクチュエータがその可動範囲のどの位置（絶対位置）にあるのか判らない。そのため、電動アクチュエータの基準位置が別途設定される。例えば、内燃機関が停止するときの電動アクチュエータの絶対位置が不揮発性のメモリに記憶される。内燃機関の次回始動時には、前回の機関停止時に記憶された絶対位置がメモリから読出され、この絶対位置が電動アクチュエータの基準位置として設定される。これらの基準位置と相対移動量とに基づき絶対位置が求められる。そして、この電動アクチュエータの絶対位置に対応するバルブ特性が絶対バルブ特性（実バルブ特性）として電動アクチュエータの通電制御に用いられる。

なお、本発明にかかる先行技術文献としては、例えば特許文献１に記載された「パワーウィンドの制御装置」が挙げられる。この制御装置では、モータの回転角をパルス信号に変換するエンコーダが設けられ、そのパルス信号が計数されることによりモータの回転角が積算されて相対回転角が演算される。そして、モータの基準回転角と上記相対回転角とにより絶対回転角が求められる。
特開２００４−７６２６５号公報

ところが、上記バルブ特性を可変制御する技術では、電動アクチュエータの通電制御を司る上記電子制御装置が、電圧低下によりリセットされた場合、基準位置の設定時（この場合、機関始動時）からリセット直前までの期間におけるパルス信号の計数値がクリアされてしまい、電動アクチュエータの相対移動量が不明となる。こうした状況は、機関回転速度が低くなる内燃機関の停止時に起こりやすい。これは、機関回転速度が、オルタネータが発電を行う最小回転速度よりも低くなると発電が行われなくなり、バッテリのみから電子制御装置に電力が供給されることとなり、電圧低下が起こりやすくなるからである。そして、電動アクチュエータの相対移動量が不明になると、その電動アクチュエータの絶対位置、ひいては機関バルブの実バルブ特性を正確に把握することが困難となる。

従って、こうした不具合を抑制するうえでは電子制御装置のリセットを起こりにくくすることが重要である。しかし、上述したように、電動アクチュエータへの電力供給は、機関停止に際しイグニションスイッチがオフ操作された後も、メインリレーがオフされるまで継続される。そのため、実バルブ特性が目標バルブ特性に追従しているにも拘わらず、同電動アクチュエータに電力が不要に供給され続ける期間が生じ得る。そして、この期間における不要な電力消費によりバッテリ電圧が低下して、電子制御装置が一層リセットされやすくなり、電動アクチュエータの相対移動量が不明となるおそれがある。

なお、特許文献１に記載された技術では、電子制御装置のリセットについては考慮されていない。そのため、この技術を、上記バルブ特性可変機構を駆動する電動アクチュエータの制御に適用したとしても、上記と同様の不具合が起こり得る。

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、電動アクチュエータの相対移動量が電子制御装置のリセットにより不明となるのを抑制することのできる内燃機関のバルブ特性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、電動アクチュエータにより駆動されて内燃機関の機関バルブのバルブ特性を可変とするバルブ特性可変機構と、前記電動アクチュエータの基準位置からの相対移動量に基づき絶対位置を求め、同絶対位置に対応するバルブ特性を前記バルブ特性可変機構による実バルブ特性とし、同実バルブ特性が前記内燃機関の運転状態に応じた目標バルブ特性となるように前記電動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バルブ特性制御装置であって、前記制御手段は、前記内燃機関の停止指令後に前記目標バルブ特性の変化度合いが所定値よりも小さく、かつ同目標バルブ特性に対する前記実バルブ特性の乖離度合いが判定値よりも小さいことを条件に前記電動アクチュエータへの電力供給を遮断するものであるとする。

上記の構成によれば、制御手段では、電動アクチュエータの基準位置からの相対移動量に基づき絶対位置が求められ、その絶対位置に対応するバルブ特性がバルブ特性可変機構による機関バルブの実バルブ特性とされる。そして、この実バルブ特性が内燃機関の運転状態に応じた目標バルブ特性となるように電動アクチュエータが制御される。

また、内燃機関の停止指令後に変化度合いが所定値よりも小さくなった目標バルブ特性に対し実バルブ特性が追従して、乖離度合いが判定値よりも小さくなると、制御手段により電動アクチュエータへの電力供給が遮断される。そのため、実バルブ特性が目標バルブ特性に追従しているにも拘わらず別の条件（例えば、上記停止指令に応じてメインリレーがオフされること）が成立するまでの期間にわたり電動アクチュエータに電力が供給され続ける場合に比べ、電力の供給期間が短くなる。

この短くなった期間における不要な電力消費がなくなり、その電力消費に伴う電子制御装置のリセットが抑制される。その結果、電動アクチュエータの相対移動量ひいては絶対位置が不明となる現象が起こりにくくなる。

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、前記電動アクチュエータの相対移動量を検出する相対位置センサをさらに備え、前記制御手段は、前記電動アクチュエータの基準位置を設定し、同基準位置からの前記相対位置センサによる相対移動量に基づき前記電動アクチュエータの絶対位置を求めるものであるとする。

上記の構成によれば、制御手段による電動アクチュエータの制御に際し、その相対移動量が相対位置センサによって検出される。電動アクチュエータの基準位置が設定され、その基準位置からの電動アクチュエータの相対移動量に基づき電動アクチュエータの絶対位置が求められる。そして、その絶対位置に対応するバルブ特性が実バルブ特性とされる。

請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の発明において、前記内燃機関が停止するときの前記電動アクチュエータの絶対位置を記憶する絶対位置記憶手段をさらに備え、前記制御手段は、前記内燃機関の始動時に、前記絶対位置記憶手段から前記絶対位置を読出し、同絶対位置を前記電動アクチュエータの基準位置として設定するものであるとする。

上記の構成によれば、制御手段では、内燃機関が始動されるときに、前回の内燃機関の停止時に絶対位置記憶手段に記憶された電動アクチュエータの絶対位置が読出される。そして、その読出された絶対位置が電動アクチュエータの基準位置として設定される。このように基準位置が設定されると、その後は、上述した請求項２に記載の発明と同様に、基準位置からの相対位置センサによる相対移動量に基づき、電動アクチュエータの絶対位置が求められる。

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、前記制御手段は、前記条件が満たされなくても前記内燃機関の停止から所定時間が経過すると前記電動アクチュエータへの電力供給を遮断するものであるとする。

内燃機関の停止指令後に仮に実バルブ特性が目標バルブ特性に追従せず、乖離度合いが判定値以上である状況が継続して発生すると、電動アクチュエータに電力が供給され続ける。制御手段は実バルブ特性を目標バルブ特性に追従させるべく電動アクチュエータに多くの電流、例えば採り得る最大の電流を通電しようとする。これが原因で、通電に伴う発熱量が多くなって電動アクチュエータが過熱するおそれがある。

この点、請求項４に記載の発明では、請求項１に記載の発明における電力供給を遮断する条件が満たされなくても、上記停止指令に応じた内燃機関の停止から所定時間が経過すると、電動アクチュエータへの電力供給が遮断される。従って、実バルブ特性が目標バルブ特性に追従しない状況が継続して発生しても、電動アクチュエータが過熱するのを確実に抑制することができる。

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、前記電動アクチュエータは電動モータを備えるとともに、同電動モータの回転運動を直線運動に変換して前記バルブ特性可変機構に出力する回転−直線運動変換機構を備えており、前記回転−直線運動変換機構は、前記バルブ特性可変機構に駆動連結されるねじ軸と、前記ねじ軸とはねじれ角が逆方向である雄ねじを有し、かつ同ねじ軸の周りに配設されて螺合する複数の遊星ねじローラと、前記ねじ軸及び前記遊星ねじローラを囲繞した状態で全ての遊星ねじローラに螺合し、かつ前記電動モータにより駆動されて回転するローラナットとを備えるものであるとする。

上記の構成によれば、機関バルブのバルブ特性を変更する際には、電動モータによりローラナットが回転駆動される。このローラナットの回転は複数の遊星ねじローラの自転及び公転を通じてねじ軸に伝達される。その結果、ねじ軸が回転しながら軸方向へ移動し、このねじ軸の直線運動がバルブ特性可変機構に伝達されて機関バルブのバルブ特性が変更される。

この回転−直線運動変換機構では、上記電動モータによって駆動されるねじ軸及び遊星ねじローラの各雄ねじのねじれ角が互いに逆方向にあることから、逆効率、すなわちねじ軸の直線運動をローラナットの回転運動に変換する効率が非常に小さい。そのため、電動モータの停止中にバルブ特性可変機構側から回転−直線運動変換機構に力が加わっても、一旦目標バルブ特性に追従した実バルブ特性が、その目標バルブ特性から乖離することが抑制される。

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、前記内燃機関の停止指令後に前記電動アクチュエータへ電力が供給されている期間を、前記電動アクチュエータの状態を診断する期間として含む診断手段をさらに備えるとする。

上記の構成によれば、内燃機関の停止指令後であっても、電動アクチュエータに電力が供給されて、実バルブ特性を目標バルブ特性にするための制御が行われているときには、診断手段による電動アクチュエータの診断が行われる。そのため、仮に実バルブ特性が目標バルブ特性に追従しない状況が継続して発生して、電動アクチュエータに電力が供給され続け、実バルブ特性を目標バルブ特性に追従させるべく電動アクチュエータに過剰に電流が流された場合には、停止指令後であっても、異常である旨の診断を行うことが可能となる。

（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第１実施形態について、図１〜図１０を参照して説明する。
図１に示すように、車両には、内燃機関として筒内噴射式のガソリンエンジン（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の各気筒（シリンダ）１２にはピストン１３が往復動可能に収容されている。

気筒１２毎の燃焼室１４には、スロットルバルブ１５、サージタンク１６、吸気マニホルド１７等を有する吸気通路１８が接続されている。エンジン１１の外部の空気は、吸気通路１８の各部を順に通過して燃焼室１４に吸入される。スロットルバルブ１５は吸気通路１８に回動可能に設けられており、電動モータ等からなるスロットル用のアクチュエータ１９によって駆動される。アクチュエータ１９は、運転者によるアクセルペダル２１の踏込み操作等に応じて作動し、スロットルバルブ１５を回動させる。吸気通路１８を流れる空気の量（吸入空気量）は、スロットルバルブ１５の回動角度（スロットル開度）や後述する吸気バルブ２５の作用角等に応じて変化する。

また、燃焼室１４には、その燃焼室１４で発生した燃焼ガスをエンジン１１の外部へ排出するための排気通路２４が接続されている。
エンジン１１には、吸気通路１８の各気筒１２における開口部を開閉する吸気バルブ２５と、排気通路２４の各気筒１２における開口部を開閉する排気バルブ２６とが設けられている。これらの吸・排気バルブ２５，２６はバルブスプリング２７によって、上記開口部を閉じる方向（閉弁方向）である略上方へ常に付勢されている。

吸気バルブ２５の略上方には吸気カムシャフト２８が設けられ、また排気バルブ２６の略上方には排気カムシャフト２９が設けられている。これらの吸・排気カムシャフト２８，２９には、エンジン１１の出力軸であるクランクシャフト３１の回転が伝達される。この伝達により吸・排気カムシャフト２８，２９が回転し、バルブスプリング２７に抗して吸・排気バルブ２５，２６を押下げる。この押下げにより、吸・排気通路１８，２４の気筒１２における各開口部が開放される。

エンジン１１には、電磁式の燃料噴射弁３２が気筒１２毎に取付けられている。各燃料噴射弁３２は通電により開弁し、対応する燃焼室１４に高圧燃料を噴射供給する。燃料噴射弁３２から噴射された燃料は、燃焼室１４内に吸入された空気と混ざり合って混合気となる。

エンジン１１には、点火プラグ３３が気筒１２毎に取付けられている。各点火プラグ３３は、イグナイタ３４からの点火信号に基づいて作動する。点火プラグ３３には、点火コイル３５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３３の火花放電によって着火され、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１３が往復動される。ピストン１３の往復運動は、コネクティングロッド３６によって回転運動に変換された後、クランクシャフト３１に伝達される。この伝達によりクランクシャフト３１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。燃焼によって生じたガス（排気）は、排気バルブ２６の開弁にともない排気通路２４に排出される。

エンジン１１には、クランクシャフト３１に対する吸気カムシャフト２８の相対回転位相を変化させることにより、その吸気バルブ２５のバルブタイミングをクランク角（クランクシャフト３１の回転角）に対して変更するためのバルブタイミング可変機構３７が設けられている。

吸気バルブ２５のバルブタイミングは、例えば、図２に示すように開弁時期ＩＶＯ及び閉弁時期ＩＶＣで表すことができる。このバルブタイミングは、吸気バルブ２５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２中のＥＶＯ，ＥＶＣは排気バルブ２６の開弁時期及び閉弁時期である。

また、図１に示すように、エンジン１１には、バルブ特性可変機構として作用角可変機構３８が設けられている。作用角可変機構３８は、吸気バルブ２５の作用角をバルブ特性として可変とする機構である。

ここで、作用角は、図３に示すように、吸気カムシャフト２８の回転（図３ではクランク角で表現）について、吸気バルブ２５の開弁期間（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３８により、吸気バルブ２５の最大リフト量もまたバルブ特性として連続的に変更される。最大リフト量は、吸気バルブ２５が最も下方まで移動（リフト）したときの移動量である。これらの作用角及び最大リフト量は、作用角可変機構３８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２５の開弁時期ＩＶＯと閉弁時期ＩＶＣとが互いに近寄って開弁期間が短くなり、各気筒１２に吸入される空気の量が少なくなる。

図１に示すように、作用角可変機構３８による作用角の調整は、１本のシャフト（コントロールシャフト４１）を軸方向へ移動させることにより行われる。コントロールシャフト４１は紙面と直交する方向に延びるように配置されているが、ここでは説明の便宜上、コントロールシャフト４１の一部が紙面の左右方向に延びるように向きを変えて図示されている。コントロールシャフト４１には、これを軸方向へ移動させるための電動アクチュエータ４２が連結されている。

図４は電動アクチュエータ４２の内部構造を示している。同図４に示すように、電動アクチュエータ４２は、電動モータ４３と、その電動モータ４３の回転を直線運動に変換し、出力軸からコントロールシャフト４１に伝達する回転−直線運動変換機構４８とを備えている。

電動モータ４３は、コイル４４を有し、かつ電動アクチュエータ４２のハウジング４７に固定されたステータ４５と、永久磁石を有するロータ４６とを備えたブラシレスモータとして構成されている。

図５は、図４の電動アクチュエータ４２における回転−直線運動変換機構４８のみを拡大して示している。図４及び図５に示すように、回転−直線運動変換機構４８は、両端が開放され、かつ上記コントロールシャフト４１の軸線Ｌに沿って延びる円筒状のローラナット５１を備えている。ローラナット５１は、転がり軸受５２によりハウジング４７に対し回転可能に、かつ軸方向へ変位不能に支持されている。ローラナット５１の両開放端にはカラー５３，５４が装着されている。また、ローラナット５１の外周面には上記電動モータ４３のロータ４６が固定されている。

ローラナット５１の内周面であって、軸方向における中間部分には、雌ねじ５５が形成され、その雌ねじ５５の軸線Ｌに沿う方向についての両側にはリングギヤ５６，５７がそれぞれ圧入されている。各リングギヤ５６，５７の内周面には、軸線Ｌに平行な歯すじを有する内歯５８が形成されている。

回転−直線運動変換機構４８は、その出力軸としてねじ軸５９を備えている。ねじ軸５９は、コントロールシャフト４１と同一直線上に配置されており、その一部（図５の右側部）がローラナット５１内に挿入されている。ねじ軸５９は、滑り軸受６１により両カラー５３，５４に軸方向へ変位可能に、かつ軸線Ｌの周りに回転不能に支持されている。ねじ軸５９の外周面の一部には雄ねじ６２が形成されている。また、ねじ軸５９上における雄ねじ６２の近傍にはギヤ６３が一体回転可能に取付けられている。このギヤ６３は、軸線Ｌに平行な歯すじを有する平歯車によって構成されている。ねじ軸５９の一部はハウジング４７を貫通し、上記コントロールシャフト４１に連結されている。

ねじ軸５９及びローラナット５１間には、軸線Ｌに平行に延びる複数本の遊星ねじローラ６４が等角度毎に配置されている。各遊星ねじローラ６４は、上記雌ねじ５５に対応して軸方向についての中間部分に位置するねじ部６５と、そのねじ部６５の軸方向両側に位置する一対のギヤ部６６，６７とを備えて構成されている。

ねじ部６５の外周面には、上述したローラナット５１の雌ねじ５５及びねじ軸５９の雄ねじ６２に螺合し得る雄ねじ６８が形成されている。また、一方（図５の左方）のギヤ部６６の外周面には平歯からなり、かつリングギヤ５６の内歯５８に噛み合い得る外歯６９が形成されている。外歯６９における歯すじは、軸線Ｌに平行に形成されている。さらに、外歯６９には、上記ローラナット５１の雌ねじ５５に螺合し得る雄ねじ７１が形成されている。従って、ギヤ部６６では、雄ねじ７１のねじ山が、自身の軸線の周りに均等に形成された平歯（外歯６９）の歯溝によって分断された形態をなしている。

また、他方（図５の右方）のギヤ部６７の外周面には平歯からなり、かつリングギヤ５７の内歯５８、及びねじ軸５９のギヤ６３に噛み合い得る外歯７２が形成されている。外歯７２における歯すじは、軸線Ｌに平行に形成されている。この外歯７２には、前述したギヤ部６６におけるような雄ねじ７１は形成されていない。

なお、本実施形態の回転−直線運動変換機構４８では、ねじ軸５９における雄ねじ６２と各遊星ねじローラ６４の雄ねじ６８とが互いに逆方向のねじれ角を有している。これは、逆効率（直線運動を回転運動に変換する効率）を「０」又はそれに近い値にして、ねじ軸５９の直線運動がローラナット５１の回転運動に変換されるのを効果的に阻止するためである。

上記の構成を有する電動アクチュエータ４２では、各遊星ねじローラ６４が、その雄ねじ６８においてローラナット５１の雌ねじ５５に螺合されている。そのため、電動モータ４３のステータ４５への通電により、ロータ４６及びローラナット５１が例えば軸線Ｌを中心として時計回り方向へ回転されると、その回転が雌ねじ５５及び雄ねじ６８の螺合部分を通じて各遊星ねじローラ６４に伝達される。この伝達により、各遊星ねじローラ６４はそれぞれ自身の軸線を中心として時計回り方向へ自転しつつ、軸線Ｌの周りを時計回り方向へ公転する。一方、軸線Ｌ上に配置されたねじ軸５９は、こうした複数の遊星ねじローラ６４の雄ねじ６８に螺合している。このねじ軸５９は、軸線Ｌの周りを回転不能であるが、軸方向へは変位可能である。そのため、各遊星ねじローラ６４の上記自転及び公転によりねじ軸５９が軸方向へ変位する。この際のねじ軸５９の変位量は、ローラナット５１の回転角度に応じて異なる。

ここで、上記のようにローラナット５１の回転を各遊星ねじローラ６４に伝達する際、同ローラナット５１の雌ねじ５５と各遊星ねじローラ６４の雄ねじ６８との螺合部分で滑りが発生すると、ローラナット５１の回転に対応する角度分、遊星ねじローラ６４が回転しないおそれがある。対応する角度とは、滑りがないとした場合に本来回転すべき角度のことである。しかし、各遊星ねじローラ６４が、その両端部の外歯６９，７２において、リングギヤ５６，５７の内歯５８に噛み合っている。このことから、リングギヤ５６，５７がローラナット５１と一体で回転した場合、上記噛み合い部分を通じて、リングギヤ５６，５７と各遊星ねじローラ６４との間で回転の伝達が行われる。そのため、こうした噛み合いのない場合とは異なり、各遊星ねじローラ６４のローラナット５１に対する滑りの発生が抑制されたうえで、ローラナット５１の回転が遊星ねじローラ６４に確実に伝達されて、その遊星ねじローラ６４が、ローラナット５１の回転角度に対応した角度に近い角度回転する。これに伴い、ねじ軸５９がローラナット５１の回転角度に対応した量に近い量移動する。

なお、上記電動アクチュエータ４２において、ねじ軸５９の変位方向は、電動モータ４３におけるロータ４６の回転方向を切替えることにより変更可能である。
そして、上記電動アクチュエータ４２におけるねじ軸５９の軸方向の変位に伴いコントロールシャフト４１が軸方向へ変位することで作用角可変機構３８が駆動され、吸気バルブ２５の作用角が連続的に変化させられる。コントロールシャフト４１が例えば図１の左方向へ移動すると、作用角が小さくなって１気筒当りの吸入空気量が少なくなる。これとは逆に、コントロールシャフト４１が図１の右方向へ移動すると、作用角が大きくなって１気筒当りの吸入空気量が多くなる。

このように、スロットル開度の調整に加え、吸気バルブ２５の作用角を変更することによっても吸入空気量を調整可能であることから、同一の吸入空気量を様々なスロットル開度及び作用角の組合わせで実現することが可能である。例えば、吸気バルブ２５の作用角を大きくするときにはスロットル開度を相対的に小さくし、逆に作用角を小さくするときにはスロットル開度を相対的に大きくすることで気筒１２への吸入空気量を一定に保持することが可能である。

吸入空気量の調整に際し、作用角を小さくすることにより吸入空気量を減少させる場合には、スロットルバルブ１５を絞ってスロットル開度のみを小さくすることで吸入空気量を減少させる場合と比較して、ポンピングロスを小さくすることができる。そのため、エンジン１１の出力ロスを抑えることが可能となり、燃費を向上させることができる。

ところで、車両には、図１に示すように、各種電気機器の電源としてバッテリ７５が搭載されている。各種電気機器には、後述するエンジンＥＣＵ９１や作用角可変ＥＣＵ９２も含まれている。バッテリ７５から各種電気機器への電力の供給・停止は、運転者によるイグニション（ＩＧ）スイッチ７６のスイッチ操作に応じて行われる。イグニションスイッチ７６は、各種電気機器への電力の供給に際しオン操作され、電力の供給停止に際しオフ操作される。

また、エンジン１１にはバッテリ７５の充電を行う手段としてオルタネータ（図示略）が取付けられている。オルタネータの回転軸は、エンジン１１のクランクシャフト３１に対し、プーリ、伝動ベルト等を介して駆動連結されている。そして、クランクシャフト３１の回転がプーリ、伝動ベルト等を通じてオルタネータの回転軸に伝達される。この回転伝達により、回転軸が、発電を行う最小回転速度を上回る回転速度で回転すると、オルタネータは発電を行う。発電による電力はバッテリ７５に供給されて充電される。

さらに、車両には、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８１、カム角センサ８２、作用角センサ、エアフロメータ８３、スロットルセンサ８４、アクセルセンサ８５等が用いられている。

クランク角センサ８１は、クランクシャフト３１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３１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３１の回転数であるエンジン回転速度の算出等に用いられる。カム角センサ８２は、吸気カムシャフト２８の回転角度（カム角）を検出し、作用角センサは、吸気バルブ２５の作用角の現状値、換言すれば作用角可変機構３８の動作位置を検出する。エアフロメータ８３は、吸気通路１８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８４はスロットル開度を検出し、アクセルセンサ８５は運転者によるアクセルペダル２１の踏込み量を検出する。

ここで、本実施形態では上記各種センサのうち特に作用角センサとして、電動モータ４３の相対的な移動量（ロータ４６の回転角）を検出する一対の相対位置センサ８６，８７が用いられている。一方の相対位置センサ８６はエンコーダによって構成されており、図６（Ａ）に示すように、電動モータ４３のロータ４６が一定角度回転する毎にパルス状の回転角信号ＳＧ１を出力する。また、他方の相対位置センサ８７もまたエンコーダによって構成されており、図６（Ｂ）に示すように、電動モータ４３のロータ４６の回転に伴い、上記回転角信号ＳＧ２に対し所定角度回転位相をずらして回転角信号ＳＧ２を出力する。これらの回転角信号ＳＧ１，ＳＧ２は、ロータ４６の回転角の算出に用いられる。

図１に示すように車両には、前記各種センサ８１〜８７の検出信号等に基づいて各部の作動を制御する電子制御装置として、エンジンＥＣＵ（ＥＣＵ：Electronic Control Unit ）９１及び作用角可変ＥＣＵ９２が設けられている。エンジンＥＣＵ９１は、主としてエンジン１１の作動等を制御する。作用角可変ＥＣＵ９２は、電動アクチュエータ４２に対する電力の供給及び遮断を制御するとともに、電動モータ４３に対する通電制御を通じて作用角可変機構３８の作動を直接制御する。両ＥＣＵ９１，９２は制御手段を構成するものであり、相互通信可能に接続されている。

エンジンＥＣＵ９１は、メインリレー９３を介して、またイグニションスイッチ７６を介してバッテリ７５に接続されている。メインリレー９３は接点９４と、この接点を開閉制御するための励磁コイル９５とを備えている。

エンジンＥＣＵ９１はマイクロコンピュータを中心として構成されている。エンジンＥＣＵ９１では、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。さらにエンジンＥＣＵ９１は、同ＥＣＵ９１に対する電力供給が停止された後にも各種データを記憶保持するバックアップＲＡＭを備えている。

エンジンＥＣＵ９１は、前記各種制御として、例えばイグニションスイッチ７６の操作に応じてメインリレー９３を制御することにより、エンジンＥＣＵ９１を含む各種電気機器への電力供給を制御する。具体的には、イグニションスイッチ７６がオンされると、メインリレー９３の励磁コイル９５を励磁する。この励磁により接点９４が閉成（メインリレー９３がオン）され、エンジンＥＣＵ９１を含む各種電気機器に対しバッテリ７５から電力が供給される。一方、イグニションスイッチ７６がオフされると、所定の条件（メインリレーオフ条件）が満たされた後に励磁コイル９５を消磁する。

メインリレーオフ条件とは、エンジン１１の停止後も所定状態とするために電力を必要とする各種電気機器について、それらの全てを所定状態にすることである。この所定状態の中には、吸気バルブ２５のバルブタイミング及び作用角がともに次回のエンジン始動時に適したバルブタイミング及び作用角であることが含まれる。イグニションスイッチ７６がオフ操作されたときに吸気バルブ２５のバルブタイミング及び作用角が上記所定状態にないと、この所定状態とするために、前記メインリレー９３のオンにより、イグニションスイッチ７６のオフ操作後もしばらくの期間はエンジンＥＣＵ９１及び作用角可変ＥＣＵ９２を含む各種電気機器に電力を供給する。

上記所定の条件（メインリレーオフ条件）が満たされて励磁コイル９５を消磁すると、接点９４が開成（メインリレー９３がオフ）され、バッテリ７５からエンジンＥＣＵ９１及び作用角可変ＥＣＵ９２を含む各種電気機器への電力供給が遮断される。このように、エンジンＥＣＵ９１は、メインリレー９３の制御を行うことにより、バッテリ７５から同エンジンＥＣＵ９１及び作用角可変ＥＣＵ９２に電力を供給及び遮断する手段として機能する。

また、エンジンＥＣＵ９１は、燃料噴射弁３２に対する通電を制御することで、同燃料噴射弁３２からの燃料噴射を制御する。この燃料噴射制御では、エンジン回転速度及びエンジン負荷といったエンジン１１の運転状況に基づき、混合気の空燃比を所定の値とするための燃料の噴射量を基本噴射量（基本噴射時間）として算出する。エンジン負荷は、例えばエンジン１１の吸入空気量、又はそれに関係するパラメータ（例えば、スロットル開度、アクセル踏込み量等）に基づき求められる。こうして求めた基本噴射量を、各センサからの信号に基づき補正し、その補正後の噴射量に対応する時間、燃料噴射弁３２に通電する。この通電により燃料噴射弁３２が開弁して、上記補正後の噴射量の燃料が噴射される。

また、エンジンＥＣＵ９１は、バルブタイミング可変機構３７を制御することで、吸気バルブ２５のバルブタイミングを制御する。このバルブタイミング制御では、エンジン１１の運転状態、例えばエンジン回転速度、エンジン負荷等に基づき、吸気バルブ２５のバルブタイミングについての制御目標である目標バルブタイミングを算出する。そして、クランク角センサ８１及びカム角センサ８２の検出結果に基づき把握される吸気バルブ２５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３７を制御する。この制御により、吸気バルブ２５が、エンジン１１の運転状態に適したバルブタイミングにて開閉される。

なお、エンジンＥＣＵ９１は、上記バルブタイミング可変機構３７の制御の一態様として停止遅延制御を行う。停止遅延制御は、上述したように、吸気バルブ２５のバルブタイミングを次回のエンジン始動時に適したバルブタイミングにするための制御である。この停止遅延制御は、エンジン停止のためにイグニションスイッチ７６がオフ操作されることを条件に開始され、予め定められた所定の条件が成立したとき、例えば開始から所定時間が経過したときに終了する。

さらに、上述したように、スロットル開度の調整に加え、吸気バルブ２５の作用角の調整によっても気筒１２への吸入空気量の調整が可能であることから、エンジンＥＣＵ９１は、作用角及びスロットル開度を協調制御することで、気筒１２への実際の吸入空気量を、エンジン１１の運転状態に応じた吸入空気量（目標吸入空気量）にする。

この制御に際しては、エンジン１１の運転状態、例えばアクセル踏込み量、エンジン回転速度等に基づき目標吸入空気量を算出し、この目標吸入空気量を実現するための制御目標として、目標スロットル開度と、目標バルブ特性としての目標作用角θｔとをそれぞれ算出する。そして、目標スロットル開度を指令値としてスロットル用のアクチュエータ１９に対する通電を制御する。また、エンジンＥＣＵ９１は目標作用角θｔを指令値として作用角可変ＥＣＵ９２に送信する。

一方、作用角可変ＥＣＵ９２は、上記エンジンＥＣＵ９１と同様にＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びバックアップＲＡＭを備えている。作用角可変ＥＣＵ９２には、上記電動アクチュエータ４２の電動モータ４３及び両相対位置センサ８６，８７が接続されている。

作用角可変ＥＣＵ９２は、電動アクチュエータ４２に対する電力の供給・遮断に際し、イグニションスイッチ７６のオン操作に伴うメインリレー９３のオンと同期して電動アクチュエータ４２への電力供給を開始する。この電力供給を遮断するタイミングについては後述する。

作用角可変ＥＣＵ９２は電動モータ４３の制御に際し、まず上述した相対位置センサ８６，８７から出力される回転角信号ＳＧ１，ＳＧ２（図６（Ａ），（Ｂ）参照）を計数することで、電源投入後に電動モータ４３のロータ４６が回転した角度（相対回転角）を相対移動量として求める。すなわち、電源投入時を「０」として、そこからどれだけの角度回転したかを求める。具体的には、カウンタ（図６（Ｃ）参照）を用いて次のようにして相対回転角を算出する。

このカウンタは、図７に示すように、両回転角信号ＳＧ１，ＳＧ２のいずれかが、「Ｌ」から「Ｈ」に立上がるとき（「↑」にて表記）、又は「Ｈ」から「Ｌ」に立下がるとき（「↓」にて表記）にカウント動作する。このカウント動作には、カウントアップ（「＋」にて表記）と、カウントダウン（「−」にて表記）とがある。

ここで、カウンタがカウント動作する場合としては、図７に示す（１）〜（８）の８通りがあり、カウンタはこれらのうち下記の（１），（４），（６），（７）の場合にカウントアップする。

（１）回転角信号ＳＧ１が「Ｈ」のときに回転角信号ＳＧ２が立上がった場合
（４）回転角信号ＳＧ１が「Ｌ」のときに回転角信号ＳＧ２が立下がった場合
（６）回転角信号ＳＧ２が「Ｈ」のときに回転角信号ＳＧ１が立下がった場合
（７）回転角信号ＳＧ２が「Ｌ」のときに回転角信号ＳＧ１が立上がった場合
また、カウンタは下記の（２），（３），（５），（８）の場合にカウントダウンする。

（２）回転角信号ＳＧ１が「Ｈ」のときに回転角信号ＳＧ２が立下がった場合
（３）回転角信号ＳＧ１が「Ｌ」のときに回転角信号ＳＧ２が立上がった場合
（５）回転角信号ＳＧ２が「Ｈ」のときに回転角信号ＳＧ１が立上がった場合
（８）回転角信号ＳＧ２が「Ｌ」のときに回転角信号ＳＧ１が立下がった場合
上記のようにしてカウントアップ又はカウントダウンした後のカウンタの値（回転角信号ＳＧ１，ＳＧ２の計数値）と、回転角信号ＳＧ１（ＳＧ２）が出力されてから次の回転角信号ＳＧ１（ＳＧ２）が出力されるまでに電動モータ４３が回転する角度とに基づき、電動モータ４３の相対回転角を求める。

しかし、上記のようにして求めた相対回転角だけでは、電動モータ４３が可動範囲のどの位置（絶対位置、この場合には絶対回転角）にあるのか判らない。そのため、電動モータ４３の基準位置（基準回転角）を次のようにして設定する。エンジン１１が停止する毎に、次回のエンジン始動に備え、そのエンジン停止時点の電動モータ４３の絶対回転角を絶対位置記憶手段としてのバックアップＲＡＭに記憶する。エンジン１１が始動する毎に、前回のエンジン停止時に記憶した絶対回転角をバックアップＲＡＭから読出し、この絶対回転角を上記基準回転角として設定する。

そして、上記のようにして設定した電動モータ４３の基準回転角（基準位置）と相対回転角（相対移動量）とに基づき、基準回転角からどれだけ回転した角度であるかを求め、この角度を絶対回転角（絶対位置）とする。

さらに、この絶対回転角に対応する吸気バルブ２５の絶対作用角が、前述したエンジンＥＣＵ９１から受信した目標作用角θｔとなるように電動モータ４３に対する通電時間をデューティ比Ｄにて制御（デューティ制御）する。デューティ比Ｄは、通電（ＯＮ）及び非通電（ＯＦＦ）からなる１サイクル（時間）における通電時間の割合である。

このデューティ制御を行うことで、電動モータ４３のロータ４６が回転し、回転−直線運動変換機構４８及び作用角可変機構３８が作動し、吸気バルブ２５がエンジン１１の運転状態に適した作用角にて開閉される。さらに、作用角可変ＥＣＵ９２は上記両相対位置センサ８６，８７の検出値から求めた絶対作用角（実作用角θｒ）を実バルブ特性としてエンジンＥＣＵ９１に送信する。

なお、エンジンＥＣＵ９１及び作用角可変ＥＣＵ９２は、上記作用角可変機構３８の制御の一態様として停止遅延制御を行う。停止遅延制御は、上述したように、吸気バルブ２５の作用角を次回のエンジン始動時に適した作用角にするための制御である。この停止遅延制御は、エンジン１１の停止のためにイグニションスイッチ７６がオフ操作されることを条件に開始され、予め定められた所定の条件が成立したとき、例えば開始から所定時間が経過したときに終了する。

ところで、バッテリ電圧が低下し、電動モータ４３の通電制御等を司る作用角可変ＥＣＵ９２の予め定められたリセット電圧を下回ると、作用角可変ＥＣＵ９２がリセットされる。この場合、基準回転角の設定時（エンジン始動時）からリセット直前までの期間にカウンタによってカウントされた値がクリアされてしまい、電動モータ４３の相対回転角が不明となる。その結果、電動モータ４３の絶対回転角、ひいては吸気バルブ２５の絶対作用角（実作用角θｒ）を正確に把握することが困難となる。

上記バッテリ電圧がリセット電圧を下回る現象は、例えば次のような状況下で起こり得る。エンジン１１の停止時にはエンジン回転速度が低下するところ、このエンジン回転速度がオルタネータが発電を行う最小回転速度よりも低くなった場合にはオルタネータによる発電が行われない。この場合には、バッテリ７５のみから各種電気機器へ電力が供給されることとなり、バッテリ電圧が低下して作用角可変ＥＣＵ９２のリセット電圧を下回るおそれがある。こうした状況下で電動アクチュエータ４２に不要に電力が供給されると、その電力消費によりバッテリ電圧がさらに低下し、上記リセット電圧を下回りやすくなる。

従って、こうした不具合を抑制するうえでは作用角可変ＥＣＵ９２のリセットを起こりにくくすることが重要である。しかし、仮に、電動アクチュエータ４２への電力供給がメインリレー９３がオフされるまで継続されるものとすると、実作用角θｒが目標作用角θｔに追従しているにも拘わらず、同電動アクチュエータ４２に電力が不要に供給され続ける期間が生じ得る。そして、この期間における不要な電力消費によりバッテリ電圧が低下して作用角可変ＥＣＵ９２がリセットされ、電動アクチュエータ４２における電動モータ４３の相対回転角が不明となるおそれがある。

そこで、本実施形態では、上記の不具合に対処すべく、イグニションスイッチ７６のオフ操作後、変動しない、又はほとんど変動しなくなった目標作用角θｔに実作用角θｒが追従することを、電動アクチュエータ４２への電力供給を遮断する条件として設定している。

次に、前記のように構成された第１実施形態の作用について説明する。
図８のフローチャートは、エンジンＥＣＵ９１によって行われる各処理のうち、エンジン１１の停止時に行われる停止制御ルーチンを示している。また、図９のフローチャートは、作用角可変ＥＣＵ９２によって行われる各処理のうち、エンジン停止時に電動アクチュエータ４２に対する電力供給・遮断を制御するための停止時電源制御ルーチンを示している。

図８の停止制御ルーチンでは、エンジンＥＣＵ９１はまずステップ１１０において、エンジン１１の停止のために、運転者によってイグニションスイッチ７６がオンからオフに切替え操作されたかどうかを判定する。この判定条件が満たされていないと停止制御ルーチンを終了する。これに対し、ステップ１１０の判定条件が満たされていると、ステップ１２０において、電動アクチュエータ４２への電力供給を遮断（電源をオフ）してもよい旨を示す電源オフ指令許可信号を受信したかどうかを判定する。この判定条件が満たされていない（信号受信無し）と、同ステップ１２０の処理を繰返し、満たされている（信号受信有り）と、ステップ１３０において、電動アクチュエータ４２への電力供給を遮断する旨の指令である電源オフ指令信号を、作用角可変ＥＣＵ９２に送信する。そして、続くステップ１４０において、上述したメインリレーオフ条件が成立しているかどうかを判定する。同条件が満たされてないと、同ステップ１４０の処理を繰り返し、満たされているとステップ１５０において励磁コイル９５を消磁する。この消磁により、接点９４が開成（メインリレー９３がオフ）され、バッテリ７５からエンジンＥＣＵ９１及び作用角可変ＥＣＵ９２を含む各種電気機器への電力供給が遮断される。そして、ステップ１５０の処理を経た後に停止制御ルーチンを終了する。

次に、図９の作用角可変ＥＣＵ９２による停止時電源制御ルーチンの各処理について説明する。
作用角可変ＥＣＵ９２はまずステップ２１０において、上述した停止遅延制御が終了しているかどうかを判定する。また、続くステップ２２０において、目標作用角θｔの変化度合いΔθｔが所定値αよりも小さいかどうかを判定する。これらのステップ２１０，２２０の処理は、目標作用角θｔが変動していない、又はほとんど変動していないことを確認するためのものである。変動していれば、実作用角θｒを目標作用角θｔに追従させるために電動アクチュエータ４２に対する通電制御が必要である。目標作用角θｔの変動中に電動アクチュエータ４２への電力供給が遮断されると支障が出る。そのため、少なくともステップ２１０，２２０の判定条件が満たされない限り、電動アクチュエータ４２への電力供給を遮断しないようにしている。

ここで、目標作用角θｔの変化度合いΔθｔとしては、停止時電源制御ルーチンについての前回制御周期から今回制御周期までの目標作用角θｔの変化量を用いることができる。例えば、前回制御周期での目標作用角をθｔ(i-1) とし、今回制御周期での目標作用角をθｔ(i) とすると、両者の偏差の絶対値（| θｔ(i-1) −θｔ(i) | ）を変化度合いΔθｔとすることができる。所定値αとしては「０」又はそれに近い値が用いられる。そして、ステップ２１０，２２０の判定条件がともに満たされている場合にのみステップ２３０へ移行する。

ステップ２３０では、実作用角θｒの目標作用角θｔに対する乖離度合いΔθが所定の判定値βよりも小さいかどうかを判定する。この処理は、イグニションスイッチ７６のオフ操作後に、作用角可変機構３８により実作用角θｒが目標作用角θｔに追従しているかどうかを判定するためのものである。そのために、例えば目標作用角θｔと実作用角θｒとの偏差の絶対値（| θｔ−θｒ |）を求め、これを乖離度合いΔθとする。判定値βとしては、例えば実作用角θｒが目標作用角θｔに追従しているときに、両者（θｒ，θｔ）の偏差について採り得る値に基づき設定した値（例えば平均値等）を用いることができる。ステップ２３０の判定条件が満たされていれば、実作用角θｒが目標作用角θｔに追従しており、実作用角θｒを変化させるためにそれ以上作用角可変機構３８を作動させる必要がなく、電動アクチュエータ４２への電力供給を遮断しても支障がないといえる。

上記ステップ２３０の判定条件が満たされていると、ステップ２４０において、電源オフ指令許可信号をエンジンＥＣＵ９１に送信する。次に、ステップ２５０においてエンジンＥＣＵ９１から電源オフ指令信号を受信したかどうかを判定する。この判定条件が満たされていると、ステップ２６０において、電動アクチュエータ４２への電力供給を遮断し、その後に停止時電源制御ルーチンを終了する。

なお、上述したステップ２１０，２２０，２３０，２５０の判定条件の１つでも満たされていないと、そのまま停止時電源制御ルーチンを終了する。従って、これらの場合には、イグニションスイッチ７６のオフ操作後であっても電動アクチュエータ４２へ電力が供給される。

上述した図８の停止制御ルーチン及び図９の停止時電源制御ルーチンによると、電動アクチュエータ４２に対する電力供給の状況（電力供給の有無）等は、例えば図１０に示すように変化する。

タイミングｔ１でイグニションスイッチ７６がオンからオフに切替え操作されると、その切替え操作に応じて停止遅延制御が行われる。停止遅延制御の後にエンジン回転速度が低下し始める。そして、目標作用角θｔの変化度合いΔθｔが所定値αよりも小さな値（「０」を含む）になり、しかもその目標作用角θｔに対する実作用角θｒの乖離度合いΔθが判定値βよりも小さくなったタイミングｔ２で電動アクチュエータ４２に対する電力供給が遮断される。その後、メインリレーオフ条件が成立したタイミングｔ３でメインリレー９３がオフされる。

従って、タイミングｔ２〜ｔ３の期間には、電動アクチュエータ４２に対する電力供給が行われないこととなる。表現を変えると、実作用角θｒが目標作用角θｔに追従しているにも拘わらず別の条件（ここではメインリレー９３がオフされること）が成立するまでの期間（ｔ２〜ｔ３の期間）にわたり電力が供給され続ける場合に比べ、不要な電力の供給期間が短くなる。

この短縮の対象となった期間における不要な電力消費がなくなり、その電力消費に伴いバッテリ電圧が低下して作用角可変ＥＣＵ９２のリセット電圧を下回る現象が起こりにくくなる。

以上詳述した第１実施形態によれば、次の効果が得られる。
（Ａ）イグニションスイッチ７６のオンからオフへの切替え操作後に、目標作用角θｔの変化度合いΔθｔが所定値αよりも小さく、かつ同目標作用角θｔに対する実作用角θｒの乖離度合いΔθが判定値βよりも小さいことを条件に、電動アクチュエータ４２への電力供給を遮断するようにしている。そのため、メインリレー９３がオフされる前であっても上記条件が満たされれば、電動アクチュエータ４２への電力供給が遮断されることとなり、電力供給期間が短くなる。

上記条件が満たされてからメインリレー９３がオフされるまでの期間（ｔ２〜ｔ３）には電動アクチュエータ４２への電力供給が不要であるところ、この期間については同電動アクチュエータ４２への電力供給を遮断している。そのため、メインリレー９３がオフされることを条件に電動アクチュエータ４２への電力供給を遮断する場合に比べ、上記の期間における電力供給遮断の分、電力消費を少なくすることができる。

（Ｂ）上記（Ａ）に関連するが、短縮の対象となった期間（ｔ２〜ｔ３）における不要な電力消費がなくなる。そのため、上記期間に上記電力消費が原因でバッテリ電圧が低下して作用角可変ＥＣＵ９２のリセット電圧を下回る現象が起こりにくくなる。その結果、作用角可変ＥＣＵ９２がリセットされて、電動アクチュエータ４２における電動モータ４３の相対回転角に関する情報が消失して実作用角θｒが不明となる不具合の発生を抑制することができる。

（Ｃ）回転−直線運動変換機構４８として、ねじ軸５９、複数の遊星ねじローラ６４及びローラナット５１を備えるものを用いている。そして、ねじ軸５９の雄ねじ６２のねじれ角と遊星ねじローラ６４の雄ねじ６８のねじれ角との関係が互いに逆方向となるように設定している。こうした設定をすることにより、回転−直線運動変換機構４８の逆効率、すなわちねじ軸５９の直線運動をローラナット５１の回転運動に変換する効率を非常に小さな値（「０％」又はそれに近い値）にすることができる。そのため、電動アクチュエータ４２への通電停止中に作用角可変機構３８側から回転−直線運動変換機構４８に力が加わって、一旦目標作用角θｔに追従した実作用角θｒが、その目標作用角θｔから乖離するのを抑制することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明を具体化した第２実施形態について図１１及び図１２を参照して説明する。

第１実施形態では、実作用角θｒが目標作用角θｔに追従することを前提として電動アクチュエータ４２への電力供給を遮断した。しかし、仮に実作用角θｒが目標作用角θｔに追従せず、乖離度合いΔθが判定値β以上である状態が続いた場合には、図９のステップ２３０の判定条件が満たされず、電動アクチュエータ４２に電力が供給され続ける。例えば、実作用角θｒが目標作用角θｔに追従する（乖離度合いΔθが判定値β未満になる）前にエンジン１１の回転が停止した場合にこうした現象が起こり得る。この場合、作用角可変ＥＣＵ９２は、乖離している実作用角θｒを目標作用角θｔに追従させるべく、電動アクチュエータ４２の電動モータ４３に多くの電流を通電しようとする。実作用角θｒが目標作用角θｔに追従しないと、電動モータ４３に採り得る最大の電流が通電される。そして、この状況が継続すると電動アクチュエータ４２の通電に伴う発熱量が増大し、電動アクチュエータ４２が過熱するおそれがある。

そこで、第２実施形態では、上述した「変化度合いΔθｔが所定値αよりも小さく、かつ乖離度合いΔθが判定値βよりも小さい」という条件とは別に、「エンジン１１の回転停止から所定時間Ｔが経過している」という条件を、電動アクチュエータ４２への電力供給を遮断する条件として設定している。

そのために、第１実施形態での図９に対応する図１１の停止時電源制御ルーチンでは、ステップ２３０の判定条件が満たされない場合に、ステップ２３５の処理を行うようにしている。

詳しくは、ステップ２３０の判定条件が満たされていないと、ステップ２３５において、エンジン回転速度が「０」となってから所定時間Ｔが経過したかどうかを判定する。ここで、所定時間Ｔとしては、採り得る最大の電流が電動モータ４３に対し流され続けた場合に、その電動モータ４３が過熱する時間（平均的な値）よりも小さな値が設定されている。また、エンジン回転速度が「０」になったときを基準とし、ここから所定時間Ｔが経過しているかどうかを判定するのは、次の理由による。この状況下では、作用角可変機構３８のコントロールシャフト４１をバルブスプリング２７に抗して軸方向へ変位させるのに大きな力が必要となり、実作用角θｒを目標作用角θｔに追従させることが難しくなる。目標作用角θｔに対する実作用角θｒの乖離度合いΔθが判定値β以上となるのは、こうした状況のもとで起こるものと考えられるからである。

そして、上記ステップ２３５の判定条件が満たされていないと停止時電源制御ルーチンを終了する。これに対し、ステップ２３５の判定条件が満たされていると、上述したステップ２４０へ移行する。なお、ステップ２３５以外のステップにおける処理については第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

図８の停止制御ルーチン、及び上述した図１１の停止時電源制御ルーチンによると、電動アクチュエータ４２に対する電力供給・遮断等は、例えば図１２に示すように変化する。

タイミングｔ１でイグニションスイッチ７６がオンからオフに切替え操作されると、その切替え操作に応じて停止遅延制御が行われる。停止遅延制御の後にエンジン回転速度が低下し始める。そして、目標作用角θｔの変化度合いΔθｔが所定値αよりも小さな値（「０」を含む）になるものの、その目標作用角θｔに対する実作用角θｒの乖離度合いΔθが判定値β以上である状況が続くと、エンジン回転速度が「０」になったタイミングｔ１ａから所定時間Ｔが経過したタイミングｔ２ａで電動アクチュエータ４２への電力供給が遮断される。その後、メインリレーオフ条件が成立したタイミングｔ３でメインリレー９３がオフされる。

従って、タイミングｔ２ａ〜ｔ３の期間には、電動アクチュエータ４２への電力供給が行われないこととなる。表現を変えると、メインリレー９３がオフされるまでの期間（ｔ２ａ〜ｔ３の期間）にわたり電力が供給され続ける場合に比べ、不要な電力の供給期間が短くなる。

この短縮の対象となった期間における不要な電力消費がなくなり、その電力消費に伴いバッテリ電圧が低下して作用角可変ＥＣＵ９２のリセット電圧を下回る現象が起こりにくくなる。

また、実作用角θｒの目標作用角θｔに対する乖離度合いΔθが判定値β以上である状況が続いても、エンジン１１の回転が停止した時点（タイミングｔ１ａ）から所定時間Ｔが経過すると（タイミングｔ２ａ）、電動アクチュエータ４２への電力供給が遮断される。そのため、乖離している実作用角θｒを目標作用角θｔに追従させるべく、電動アクチュエータ４２に採り得る最大の電流が通電されて電動アクチュエータ４２が過熱する現象が抑制される。

従って、第２実施形態によれば、上述した第１実施形態での（Ａ）〜（Ｃ）に加え次の効果が得られる。
（Ｄ）「エンジン１１の停止から所定時間Ｔが経過している」という条件を、電動アクチュエータ４２への電力供給を遮断する条件として別途設定している。そのため、実作用角θｒが目標作用角θｔに追従しない状況が継続して発生しても、電動アクチュエータ４２が過熱するのを確実に抑制することができる。

（第３実施形態）
次に、本発明を具体化した第３実施形態について図１３及び図１４を参照して説明する。

第１実施形態では説明を割愛したが、イグニションスイッチ７６がオン操作されてからオフ操作されるまでの期間、すなわち電動アクチュエータ４２及び作用角可変ＥＣＵ９２へ電力が供給されている期間には、電動アクチュエータ４２の状態についての診断（以下、異常診断という）が、診断手段としての作用角可変ＥＣＵ９２によって行われる。第３実施形態では、この期間に加え、イグニションスイッチ７６のオフ操作後であっても電動アクチュエータ４２へ電力が供給されている期間にも、電動アクチュエータ４２の異常診断を行うようにしている。すなわち、イグニションスイッチ７６がオンからオフに切替え操作された時点から電動アクチュエータ４２への電力供給が遮断されるまでの期間を、異常診断を行う期間として加えている。

そのために、第１実施形態での図９に対応する図１３の停止時電源制御ルーチンでは、ステップ２１０，２２０，２３０，２５０における判定条件のいずれか１つでも満たされない場合に、ステップ２６５の処理を行うようにしている。ステップ２６５では、電動アクチュエータ４２に異常が発生していないかどうかを診断する。例えば、電動アクチュエータ４２に対し採り得る最大の電流が所定の時間にわたり継続して通電されているかどうかを判定する。この判定条件が満たされていると、この状況がさらに続いた場合には電動アクチュエータ４２が過熱するおそれがある旨の診断を行う。なお、この診断結果は、次回のエンジン始動時において、警告灯の点灯、点滅等の態様によって運転者に報知される。

また、第３実施形態では、ステップ２５０の処理とステップ２６０の処理との間にステップ２５５の処理を加えている。そして、ステップ２５０の判定条件が満たされていると、ステップ２５５において、上述したステップ２６５での異常診断を停止する。

このように、第３実施形態では、エンジンＥＣＵ９１から電源オフ指令信号を受信するまでは電動アクチュエータ４２の異常診断を実行し、受信するとその異常診断を停止する。そして、この異常診断を経た後にステップ２６０において電動アクチュエータ４２への電力供給を遮断する。

なお、ステップ２１０〜２５０，２６０の各処理の内容については第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
図８の停止制御ルーチン、及び上述した図１３の停止時電源制御ルーチンによると、電動アクチュエータ４２の異常診断が例えば図１４に示すように実行・停止される。

イグニションスイッチ７６がオンされている期間（タイミングｔ１以前の期間）には異常診断が行われる。これに加え、イグニションスイッチ７６がオンからオフに切替え操作されるタイミングｔ１から電源オフ指令信号を受信して電動アクチュエータ４２への電力供給が遮断（電源オフ）されるタイミングｔ２までの期間にも、異常診断が行われる。タイミングｔ２以降については異常診断が停止される。

従って、第３実施形態によれば、上述した第１実施形態での（Ａ）〜（Ｃ）に加え次の効果が得られる。
（Ｅ）イグニションスイッチ７６のオフ操作後に電動アクチュエータ４２及び作用角可変ＥＣＵ９２に電力が供給されて電動アクチュエータ４２が制御されている期間についても電動アクチュエータ４２の異常診断（ステップ２６５）を行う期間としている。そのため、例えば実作用角θｒが目標作用角θｔに追従し、電動アクチュエータ４２に適正な量の電流が通電されている場合には、正常である旨の診断をすることができる。これに対し、実作用角θｒが目標作用角θｔに追従しない状況が継続して発生して、電動アクチュエータ４２に電力が供給され続け、実作用角θｒを目標作用角θｔに追従させるべく電動アクチュエータ４２に過剰に電流が流された場合には、イグニションスイッチ７６のオフ操作後であっても、異常である旨の診断をすることができる。そして、電動アクチュエータ４２の異常を運転者等に報知することができる。その結果、運転者等は電動アクチュエータ４２の異常に早期に対処することが可能となる。

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。
・第２実施形態についても電動アクチュエータ４２の異常診断を行うようにしてもよい。この場合、診断期間は、「イグニションスイッチ７６がオン操作されてからオフ操作されるまでの期間」に加え、「イグニションスイッチ７６のオフ操作後、電動アクチュエータ４２及び作用角可変ＥＣＵ９２へ電力が供給されている期間」にする。後者の期間は、イグニションスイッチ７６がオフ操作されてから、「変化度合いΔθｔが所定値αよりも小さく、かつ乖離度合いΔθが判定値βよりも小さい」という条件と、「エンジン１１の回転停止から所定時間Ｔが経過している」という条件のいずれか一方が満たされるまでの期間とする。

・電動アクチュエータ４２の基準位置（電動モータ４３の基準回転角）を上記各実施形態とは異なる態様で設定するようにしてもよい。
・相対位置センサは、電動アクチュエータ４２から機関バルブ（吸気バルブ２５）に至る動力伝達経路において、可動部材の相対移動量を検出するものであればよい。従って、各実施形態で用いたような電動モータ４３のロータ４６の回転角度を検出するもの以外にも、例えばコントロールシャフト４１の軸方向についての相対移動量を検出するものであってもよい。

・バルブ特性可変機構は、吸気バルブ２５の作用角及び最大リフト量のいずれか一方のみをバルブ特性として変更するものであってもよい。
・本発明は、吸気バルブ２５に加えて、排気バルブ２６のバルブ特性（作用角及び最大リフト量の少なくとも一方）を変更するようにした内燃機関にも適用可能である。

・作用角可変機構として、前記実施形態で用いたものとは異なるタイプを用いてもよい。例えば、吸気カムシャフトの吸気カムを軸方向にプロフィールが変化する三次元カムとし、この吸気カムシャフトを電動アクチュエータで軸方向に変位させることにより、作用角をエンジン運転状況に応じて変化させるようにしたものを、作用角可変機構として用いてもよい。要は、吸気バルブ２５のバルブ特性をエンジン運転状況に応じて可変制御できるものであればよい。

本発明を具体化した第１実施形態におけるエンジンのバルブ特性制御装置の構成を示す略図。 バルブタイミング可変機構による吸気バルブのバルブタイミングの変化態様を、排気バルブのバルブタイミングとともに示すグラフ。 吸気バルブのバルブ特性（作用角及び最大リフト量）の変化態様を示すグラフ。 電動アクチュエータの内部構造を示す断面図。 図４の電動アクチュエータにおける回転−直線運動変換機構のみを拡大して示す断面図。 （Ａ），（Ｂ）は相対位置センサから出力される回転角信号ＳＧ１，ＳＧ２を説明するタイミングチャート、（Ｃ）はそれらの回転角信号ＳＧ１，ＳＧ２に基づき動作するカウンタの値の変化態様を説明するタイミングチャート。 相対位置センサの回転角信号ＳＧ１，ＳＧ２とカウンタのカウント動作との対応関係を説明する説明図。 エンジンＥＣＵによる停止制御ルーチンを説明するフローチャート。 作用角可変ＥＣＵによる停止時電源制御ルーチンを説明するフローチャート。 第１実施形態の作用を説明するためのタイミングチャート。 本発明の第２実施形態において作用角可変ＥＣＵによる停止時電源制御ルーチンを説明するフローチャート。 第２実施形態の作用を説明するためのタイミングチャート。 本発明の第３実施形態において作用角可変ＥＣＵによる停止時電源制御ルーチンを説明するフローチャート。 第３実施形態の作用を説明するためのタイミングチャート。

符号の説明

１１…ガソリンエンジン（内燃機関）、２５…吸気バルブ（機関バルブ）、２６…排気バルブ（機関バルブ）、３８…作用角可変機構（バルブ特性可変機構）、４２…電動アクチュエータ、４３…電動モータ、４８…回転−直線運動変換機構、５１…ローラナット、５９…ねじ軸、６２，６８…雄ねじ、６４…遊星ねじローラ、８６，８７…相対位置センサ、９１…エンジンＥＣＵ（制御手段）、９２…作用角可変ＥＣＵ（制御手段、絶対位置記憶手段、診断手段）、α…所定値、β…判定値、Ｔ…所定時間、θｒ…実作用角（実バルブ特性）、θｔ…目標作用角（目標バルブ特性）、Δθ…乖離度合い、Δθｔ…変化度合い。

Claims (6)

1. 電動アクチュエータにより駆動されて内燃機関の機関バルブのバルブ特性を可変とするバルブ特性可変機構と、
   前記電動アクチュエータの基準位置からの相対移動量に基づき絶対位置を求め、同絶対位置に対応するバルブ特性を前記バルブ特性可変機構による実バルブ特性とし、同実バルブ特性が前記内燃機関の運転状態に応じた目標バルブ特性となるように前記電動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バルブ特性制御装置であって、
   前記制御手段は、前記内燃機関の停止指令後に前記目標バルブ特性の変化度合いが所定値よりも小さく、かつ同目標バルブ特性に対する前記実バルブ特性の乖離度合いが判定値よりも小さいことを条件に前記電動アクチュエータへの電力供給を遮断することを特徴とする内燃機関のバルブ特性制御装置。
2. 前記電動アクチュエータの相対移動量を検出する相対位置センサをさらに備え、
   前記制御手段は、前記電動アクチュエータの基準位置を設定し、同基準位置からの前記相対位置センサによる相対移動量に基づき前記電動アクチュエータの絶対位置を求める請求項１に記載の内燃機関のバルブ特性制御装置。
3. 前記内燃機関が停止するときの前記電動アクチュエータの絶対位置を記憶する絶対位置記憶手段をさらに備え、
   前記制御手段は、前記内燃機関の始動時に、前記絶対位置記憶手段から前記絶対位置を読出し、同絶対位置を前記電動アクチュエータの基準位置として設定する請求項２に記載の内燃機関のバルブ特性制御装置。
4. 前記制御手段は、前記条件が満たされなくても前記内燃機関の停止から所定時間が経過すると前記電動アクチュエータへの電力供給を遮断する請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関のバルブ特性制御装置。
5. 前記電動アクチュエータは電動モータを備えるとともに、同電動モータの回転運動を直線運動に変換して前記バルブ特性可変機構に出力する回転−直線運動変換機構を備えており、
   前記回転−直線運動変換機構は、前記バルブ特性可変機構に駆動連結されるねじ軸と、前記ねじ軸とはねじれ角が逆方向である雄ねじを有し、かつ同ねじ軸の周りに配設されて螺合する複数の遊星ねじローラと、前記ねじ軸及び前記遊星ねじローラを囲繞した状態で全ての遊星ねじローラに螺合し、かつ前記電動モータにより駆動されて回転するローラナットとを備える請求項１〜４のいずれか１つに記載の内燃機関のバルブ特性制御装置。
6. 前記内燃機関の停止指令後に前記電動アクチュエータへ電力が供給されている期間を、前記電動アクチュエータの状態を診断する期間として含む診断手段をさらに備える請求項１〜５のいずれか１つに記載の内燃機関のバルブ特性制御装置。

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