JP5671981B2 - 可変動弁システムの制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、動作が機械的に係止される第1端及び第2端の間を動作範囲とするアクチュエーターによって機関バルブのバルブ特性を可変とする可変動弁システムの制御を行う装置に関する。
車載等の内燃機関に搭載されるシステムとして機関バルブ(吸排気バルブ)のバルブ特性を可変とする可変動弁システムが実用されている。そして可変動弁システムとして、機関バルブの作用角を可変とするシステムが知られている。
図8は、作用角を可変とする可変動弁システムの一例を示している。この可変動弁システムは、モーター100及びそのモーター100の回転をコントロールシャフト101の直線運動に変換する回転直動変換機構104からなるアクチュエーター103を備えている。コントロールシャフト101上には、同シャフト101の往復動に応じて機関バルブの作用角を拡大/縮小する作用角可変機構102が配設されている。
なお、コントロールシャフト101の往復動の範囲は、ストッパー105、106によって機械的に制限されている。そしてこれにより、アクチュエーター103の動作範囲は、コントロールシャフト101の動作がストッパー105、106によりそれぞれ機械的に係止されるハイ端及びロー端の間に制限されている。
アクチュエーター103は、電子制御ユニット108により制御されている。電子制御ユニット108には、アクチュエーター103の動作量を検出する動作量センサー107の検出信号が入力されている。
作用角制御の開始に際して電子制御ユニット108は、ハイ端又はロー端に突き当たるまでアクチュエーター103を駆動し、その動作が係止された位置を基準動作位置として学習する。そして電子制御ユニット108は、その基準動作位置からのアクチュエーター103の動作量からアクチュエーター103の実動作位置を、ひいては機関バルブの実作用角を把握するようにしている。こうした仕組みにより、アクチュエーター103の実動作位置や機関バルブの実作用角を直接検出せずとも、目標とする作用角への実作用角の制御が可能とされている。
ところで異物の噛み込みなどにより、アクチュエーター103の動作が固着することがある。そこで、従来、そうしたアクチュエーター103の固着を判定する技術として、特許文献1〜3に記載のものが知られている。
特許文献1では、アクチュエーター103をロー端からハイ端まで駆動したときのアクチュエーター103の動作量を測定し、その測定値と設計値との偏差が大きいときに、固着有りとの判定を行うようにしている。
また特許文献2では、ハイ端及びロー端にアクチュエーター103をそれぞれ駆動して各々の位置を学習するようにしている。そして、それらの学習結果から把握されるハイ端、ロー端間の距離が設計値よりも小さいときに、固着等によるハイ端又はロー端の誤学習があったと判定するようにしている。
更に特許文献3では、アクチュエーター103に対する電子制御ユニット108の動作指令に対してアクチュエーター103の実動作位置が変化しなかったことが最初に確認されたときに固着の可能性有りとの判定を行うようにしている。そしてロー端にアクチュエーター103を駆動して基準動作位置の再学習を行った後、動作指令に対してのアクチュエーター103の実動作位置の変化無しが再度確認されたときに、固着有りとの判定を確定するようにしている。
特開2008−157088号公報 特開2008−286172号公報 特開2009−299543号公報
ところで、アクチュエーター103の動作位置が判っているのであれば、ハイ端及びロー端以外の動作位置において、電子制御ユニット108の動作指令に対してアクチュエーター103が動作しなかったことをもって、固着有りとの判定を直ちに行うことが可能である。しかしながら、基準動作位置の学習前やアクチュエーター103の通電遮断が生じたときのようにアクチュエーター103の動作位置が不明なときには、アクチュエーター103が動作しなかったとしても、それが固着によるものか、ハイ端又はロー端への突き当たりによるものか判別できないことになる。
上記従来の固着判定方法では、固着の発生を確かに確認可能ではあるが、その確認には数々の手続が必要であり、上記のような状況での速やかな固着の確認はできないものとなっている。例えば特許文献1、2では、固着の確認には、アクチュエーター103をハイ端及びロー端の双方に駆動する必要があり、特許文献3では、固着有りとの判定の確定には、アクチュエーター103をロー端まで駆動して基準動作位置の再学習を行う必要があり、いずれも固着有りとの判定に時間が掛かってしまうものとなっている。また特に特許文献1、2のものでは、固着による基準動作位置の誤学習は避けられず、固着判定がなされるまでは、動作位置が誤認識された状態で作用角の可変制御が行われてしまうようになっている。
なお、こうした問題は、アクチュエーターの動作が機械的に係止される第1端又は第2端において基準動作位置の学習を行い、その基準動作位置からの動作量からアクチュエーターの動作位置を確認することで、可変動弁システムの制御を行う装置であれば、同様に発生し得るものとなっている。
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、アクチュエーターの動作位置が不明な状況での固着の判定を速やかに行うことのできる可変動弁システムの制御装置を提供することにある。
請求項1に記載の発明は、動作が機械的に係止される第1端及び第2端の間を動作範囲とするアクチュエーターによって機関バルブのバルブ特性を可変とする可変動弁システムの制御を行う装置をその前提としている。そして上記課題を解決するため、請求項1に記載の発明では、アクチュエーターの現在の動作位置が不明なときになされる、第1端及び第2端のいずれか一方に向けての動作指令Aに対してのアクチュエーターの実動作量が規定の動作判定値a以下であり、かつその後に指令される先とは逆方向への動作指令Bに対してのアクチュエーターの実動作量が規定の動作判定値b以下であることもって固着有りとの判定を行うとともに、前記動作判定値a及び前記動作判定値bをそれぞれ、前記第1端から前記第2端までの動作位置の変位に要する前記アクチュエーターの動作量よりも小さい値とするようにしている。
上記構成では、アクチュエーターの現在の動作位置が不明なときにはまず、第1端及び第2端のいずれか一方に向けての動作指令Aを指令するようにしている。この動作指令Aに対してアクチュエーターが動作しなかったのであれば、固着の可能性が有る。ただし、そのときのアクチュエーターの動作位置が第1端又は第2端の付近にあり、動作指令Aに応じてアクチュエーターが第1端又は第2端に突き当たった場合にも、同様の状況となる。したがってこの時点では、実際に固着が有るのかどうか確定できないことになる。
その後、上記構成では、動作指令Aとは逆方向への動作指令Bを指令するようにしている。ここで固着しているのであれば、この動作指令Bに対してもアクチュエーターは動作しないことになる。一方、先の動作指令Aに対して、第1端又は第2端への突き当たりによってアクチュエーターが動作しなかったのであれば、この動作指令Bに対しては、アクチュエーターは動作する筈である。したがって、この動作指令Bに対してもアクチュエーターが動作しなかったのであれば、固着が実際に生じていると確定することができる。
このように上記構成では、動作方向の異なる2つの動作指令を指令するだけで、固着有りとの判定を確定することができる。したがって上記構成によれば、アクチュエーターの動作位置が不明な状況での固着の判定を速やかに行うことができるようになる。
なお、上記のような動作指令Aに対してアクチュエーターが鋭敏に応答すると、第1端又は第2端への衝突が発生することがある。またアクチュエーターが固着していた場合にも、動作指令Aにより固着状態が解除されると、アクチュエーターが急応答してしまうことがある。
そこで、請求項2に記載の発明では、動作指令Aに対してのアクチュエーターの動作判定値a以上の動作が確認されたときには、その動作指令Aの指令する方向へのアクチュエーターの動作を現在の動作位置にて制限するようにしている。そのため、動作が確認された動作位置以上にアクチュエーターが動作しないようになり、上記のような衝突や急応答を回避することができる。
一方、固着が無いことが確認されたのであれば、その後、速やかにバルブ特性の可変制御を開始することが望まれる。ただし、そのためには、第1端又は第2端に突き当たって動作が係止されるまでアクチュエーターを駆動してその動作が係止された位置にてアクチュエーターの基準動作位置の学習を行うことで、アクチュエーターの実動作位置を把握する必要がある。その点、請求項3に記載の発明では、固着無しとの判定後のアクチュエーターの動作速度がそれまでよりも速くされており、基準動作位置の学習完了迄の時間を短縮することができる。またその結果、バルブ特性可変制御の開始を早めることができ、内燃機関のエミッションの改善を図ることができるようにもなる。
ちなみに、固着無しとの判定の後に、アクチュエーターを第1端又は第2端に駆動して、アクチュエーターの基準動作位置の学習を行うのであれば、請求項4によるように、動作指令Bをその学習を行う側の端に向けての動作を指令することで、学習完了までの制御を簡易化できる。すなわち、動作指令Bが、学習を行う側の端とは反対側の端に向けての動作を指令するものであれば、固着無しとの判定後に、学習を行うべく、アクチュエーターの動作方向を反転させる必要がある。これに対して、動作指令Bを、学習を行う側の端に向けての動作を指令するものとすれば、固着無しとの判定後も、動作方向を維持したまま、学習を行うことが可能となり、アクチュエーターの動作方向の切り返しを必要最小とすることができる。
なお、こうした本発明の制御装置は、請求項5によるような、機関バルブの作用角を可変とする可変動弁システムへの適用が可能である。
本発明の一実施の形態が適用される内燃機関の動弁系の断面構造を示す断面図。 同実施の形態に採用される作用角可変機構の内部構造を示す斜視断面図。 同実施の形態の適用される可変動弁システムの構成を模式的に示す略図。 同実施の形態における固着時の制御態様を示すタイムチャート。 同実施の形態におけるロー端突き当たり時の制御態様を示すタイムチャート。 同実施の形態における固着、ロー端突き当たりのいずれにも該当しないときの制御態様を示すタイムチャート。 上記実施の形態に採用されるハイ端学習ルーチンのフローチャート。 従来の可変動弁システムの全体構成を模式的に示す略図。
以下、本発明の可変動弁システムの制御装置を具体化した一実施の形態を、図1〜図7を参照して詳細に説明する。図1に示すように、内燃機関のシリンダーヘッド2には、一対の排気バルブ10と一対の吸気バルブ20とが気筒毎に設置されている。
排気バルブ10を駆動する排気動弁系には、排気バルブ10毎にラッシュアジャスター12が設けられる。ラッシュアジャスター12と排気バルブ10との間には、ロッカーアーム13が架設されている。ロッカーアーム13は、その一端がラッシュアジャスター12に支持されるとともに、他端が排気バルブ10の基部に当接されている。またシリンダーヘッド2に回転可能に支持された排気カムシャフト14には、排気バルブ10と同数のカム15が形成されている。そして各カム15の外周面は、ロッカーアーム13の中間部分に回転可能に設けられたローラー13aに当接されている。また排気バルブ10に固定されたリテーナー16とシリンダーヘッド2との間には、バルブスプリング11が圧縮状態で配設されている。そしてこのバルブスプリング11の付勢力により、排気バルブ10は閉弁方向に付勢され、それにより、ロッカーアーム13のローラー13aがカム15の外周面に押圧されている。
一方、吸気バルブ20を駆動する吸気動弁系には、排気側と同様にバルブスプリング21、吸気バルブ20に固定されたリテーナー26、ロッカーアーム23及びラッシュアジャスター22が設けられている。またシリンダーヘッド2に回転可能に軸支された吸気カムシャフト24には、吸気バルブ20と同数のカム25が形成されている。なお排気動弁系とは異なり、吸気動弁系には、カム25とロッカーアーム23との間に、入力アーム51と一対の出力アーム52とを有した作用角可変機構50が配設されている。これら入力アーム51及び出力アーム52は、シリンダーヘッド2に固定された支持パイプ53に揺動可能に軸支されている。ここで、上記ロッカーアーム23は、ラッシュアジャスター22及びバルブスプリング21によって出力アーム52に向けて付勢され、ロッカーアーム23の中間部分に回転可能に設けられたローラー23aが出力アーム52の外周面に押圧されている。そしてこれにより、入力アーム51が出力アーム52と共に図中の反時計回り方向W1に揺動付勢され、入力アーム51の先端に回転可能に設けられたローラー51aがカム25の外周面に押圧されている。
また、上記の支持パイプ53の内部には、軸方向に往復動可能にコントロールシャフト54が挿入されている。コントロールシャフト54は、作用角可変機構50の内部に設けられた連結部材(図示略)を介して入力アーム51及び出力アーム52に駆動連結されており、コントロールシャフト54が軸方向に移動すると、入力アーム51及び出力アーム52が相対的に揺動するようになる。
図2に作用角可変機構50の内部構造を示すように、入力アーム51は、一対の出力アーム52の間に配設されている。そして入力アーム51及び出力アーム52の内部には、略円筒状の挿通空間が形成されている。また入力アーム51及び出力アーム52の内周面には、ヘリカルスプライン51h、52hが形成されている。なお、入力アーム51の内周面に形成されるヘリカルスプライン51hと出力アーム52の内周面に形成されるヘリカルスプライン52hとでは、歯すじが逆向きに傾斜されている。
入力アーム51と出力アーム52との内部に形成された挿通空間には、略円筒状のスライダーギア55が配設されている。スライダーギア55の中央部分の外周面には、入力アーム51のヘリカルスプライン51hと噛み合うヘリカルスプライン55aが形成されている。またスライダーギア55の両端部分の外周面には、出力アーム52のヘリカルスプライン52hと噛み合うヘリカルスプライン55bがそれぞれ形成されている。
こうしたスライダーギア55の内壁には、その円周方向に沿って延伸する溝55cが形成されており、その溝55cには、ブッシュ56が嵌合されている。なお、このブッシュ56は、溝55cの延伸方向に沿って同溝55cの内周面を摺動可能とされるとともに、スライダーギア55の軸方向におけるブッシュ56の変位が規制されている。
上述の支持パイプ53は、こうしたスライダーギア55の内部に形成された貫通空間に挿入されている。また支持パイプ53の管壁には、その軸方向に延伸する長孔53aが形成されている。そして支持パイプ53の内部に挿入されたコントロールシャフト54とスライダーギア55との間には、係止ピン57が設けられている。この係止ピン57の基端は、コントロールシャフト54に形成された凹部(図示略)に挿入され、同係止ピン57の先端は、ブッシュ56に形成された貫通孔56aに挿入されている。そしてこれにより、コントロールシャフト54とスライダーギア55とが長孔53aを介して連結されている。
図3に示すように、コントロールシャフト54の基端部は、回転直動変換機構62を介してモーター61に駆動連結されている。回転直動変換機構62は、モーター61の回転をコントロールシャフト54の軸方向の直線運動に変換する。すなわち、モーター61を正回転/逆回転させると、回転直動変換機構62によってその回転がコントロールシャフト54の往復運動に変換される。そしてこれらモーター61及び回転直動変換機構62によってアクチュエーター63が構成されている。
また、コントロールシャフト54の外周には、係止部54aが径方向に突出形成されている。この係止部54aは、内燃機関のシリンダーヘッドカバー3に形成された2つのストッパー3a、3bに当接可能とされている。そしてコントロールシャフト54は、係止部54aがストッパー3aと当接することでその動作が機械的に係止される動作位置と、係止部54aがストッパー3bと当接することでその動作が機械的に係止される動作位置との間を動作可能とされている。なお、以下では、係止部54aがストッパー3aと当接するときの動作位置をアクチュエーター63の動作範囲のハイ端と言い、係止部54aがストッパー3bと当接するときの動作位置をアクチュエーター63の動作範囲のロー端と言う。ちなみに本実施の形態では、これらハイ端及びロー端が上記第1端及び第2端にそれぞれ対応している。
こうしたアクチュエーター63は、電子制御ユニット70により制御されている。電子制御ユニット70は、モーター61を駆動制御することで、吸気バルブ20の作用角を機関運転状況に応じてフィードバック制御する。電子制御ユニット70には、モーター61の制御用のプログラムやデータが記憶された不揮発性メモリー70aと、演算結果やセンサーの検出結果を一時的に記憶する揮発性メモリー70bとを備えている。
また電子制御ユニット70には、アクセルペダルの操作量を検出するアクセル操作量センサー71や、内燃機関のクランクシャフトの回転位相を検出するクランク角センサー72などの機関運転状態を検出する各種センサーが接続されている。
また電子制御ユニット70には、モーター61に設置された動作量センサー64が接続されてもいる。モーター61の出力軸には、多極マグネットが一体回転可能に設けられ、モーター61の回転に伴い動作量センサー64は、多極マグネットの磁気に応じたパルス状の信号を出力する。そして電子制御ユニット70は、こうした動作量センサー64の出力信号のパルス数に基づいて、モーター61の実回転量を、ひいてはアクチュエーター63の実動作量を確認するようにしている。
次に、以上のように構成された可変動弁システムの作用について説明する。
排気動弁系では、カム15と共に排気カムシャフト14が回転すると、ロッカーアーム13は、ラッシュアジャスター12に支持された部分を支点として揺動する。そしてそのロッカーアーム13の揺動により、排気バルブ10が開閉駆動される。一方、吸気動弁系では、カム25と共に吸気カムシャフト24が回転すると、カム25がローラー51aに摺接しつつ入力アーム51を押圧し、これにより出力アーム52が支持パイプ53の周方向に揺動するようになる。そして出力アーム52が揺動すると、ラッシュアジャスター22により支持された部分を支点としてロッカーアーム23が揺動し、その結果、吸気バルブ20が開閉駆動されるようになる(以上、図1参照)。
またコントロールシャフト54がアクチュエーター63によって駆動され、その軸方向に変位すると、これに連動してスライダーギア55が軸方向に変位する。ここでスライダーギア55の外周面に形成されたヘリカルスプライン55a、55bは、入力アーム51及び出力アーム52の内周面に形成されたヘリカルスプライン51h、52hとそれぞれ噛み合っているため、入力アーム51及び出力アーム52は、スライダーギア55の変位に応じて支持パイプ53の回りを回動するようになる。ここで、ヘリカルスプライン55a、55bは、その歯すじが逆向きに傾斜しているため、このときの出力アーム52は、入力アーム51とは逆方向に回動される。そしてその結果、入力アーム51と出力アーム52との相対位相差が変更され、吸気バルブ20の作用角が変更されるようになる(以上、図1及び図2参照)。
さて、こうした可変動弁システムでは、アクチュエーター63の動作位置や吸気バルブ20の作用角の絶対値の検出は行っておらず、アクチュエーター63の相対的な動作量のみを検出している。そのため、電子制御ユニット70は、アクチュエーター63の動作位置や吸気バルブ20の作用角の絶対値を知るため、以下のような基準動作位置の学習を行うようにしている。すなわち、電子制御ユニット70は、アクチュエーター63の動作位置の絶対値が不明なときには、係止部54aがストッパー3aと当接してハイ端に突き当たるまでアクチュエーター63をハイ端側に駆動してハイ端位置を確認する、ハイ端学習を行う。以後、電子制御ユニット70は、そのときのアクチュエーター63の動作位置を基準とし、その基準動作位置からの動作量を計ることで、アクチュエーター63の実動作量を確認する。なお、電子制御ユニット70は、内燃機関の燃料カット時等に、係止部54aがストッパー3aと当接してアクチュエーター63がロー端に突き当たるまでアクチュエーター63を駆動して、ロー端位置を確認する、ロー端学習を行うようにもしている。
通電遮断による揮発性メモリー70bのメモリークリアなどにより、アクチュエーター63の動作位置が不明となると、電子制御ユニット70は、ハイ端に突き当たるまでアクチュエーター63をハイ端側に駆動して、上記ハイ端学習を行うようにしている。このとき、異物の噛み込み等による固着のため、アクチュエーター63の動作が停止すると、動作停止したときの動作位置をハイ端であると電子制御ユニット70が誤解して、誤学習してしまう虞がある。そこで本実施の形態では、以下の態様で、ハイ端又はロー端への突き当たりによる動作停止と固着による動作停止との峻別を行うようにしている。
すなわち、電子制御ユニット70は、アクチュエーター63の現在の動作位置が不明なときにはまず、ロー端に向けての動作指令Aを指令するようにしている。この動作指令Aに対してアクチュエーターが動作しなかったのであれば、固着の可能性が有る。ただし、そのときのアクチュエーター63の動作位置がロー端の付近にあり、動作指令Aに応じてアクチュエーター63がロー端に突き当たった場合にも、同様の状況となる。したがってこの時点では、実際に固着が有るのかどうか確定できないことになる。
その後、電子制御ユニット70は、動作指令Aとは逆方向への、すなわちハイ端に向けての動作指令Bを指令するようにしている。ここで固着しているのであれば、この動作指令Bに対してもアクチュエーター63は動作しないことになる。一方、先の動作指令Aに対して、ロー端への突き当たりによってアクチュエーター63が動作しなかったのであれば、この動作指令Bに対しては、アクチュエーター63は動作する筈である。したがって、この動作指令Bに対してもアクチュエーター63が動作しなかったのであれば、固着が実際に生じていると確定することができる。
図4は、固着時の目標作用角、実作用角及び固着判定カウンターの推移を示している。時刻t0において、ハイ端学習制御が開始されると、まず、アクチュエーター63の目標動作位置がロー端側に変更される。このときのアクチュエーター63の実動作位置は、固着のため、目標動作位置に追従せず、学習開始時の動作位置に滞ったままとなる。ここでは、アクチュエーター63の駆動デューティーが閾値γを下回った時刻t1から、アクチュエーター63の動作が確認されるまでの時間が、固着判定カウンターCaにより計測されている。そして時刻t2において固着判定カウンターCaの値が規定の固着判定値αを超えると、固着の可能性有りとの判定がなされる。なお、本実施の形態では、動作指令Aに対してのアクチュエーター63の実動作量が規定の動作判定値aを超えることをもって、アクチュエーター63が動作したと判定するようにしている。
固着の可能性有りとの判定がなされると、アクチュエーター63の目標動作位置がハイ端側に変更される。このときにも、アクチュエーター63の実動作位置は、固着のため、目標動作位置に追従せず、学習開始時の動作位置に滞ったままとなる。ここでは、アクチュエーター63の駆動デューティーが閾値εを超えた時刻t3から、アクチュエーター63の動作が確認されるまでの時間が、固着判定カウンターCbにより計測されている。そして時刻t4において固着判定カウンターCbの値が規定の固着判定値βを超えると、固着有りとの判定が確定される。なお、本実施の形態では、動作指令Bに対してのアクチュエーター63の実動作量が規定の動作判定値bを超えることをもって、アクチュエーター63が動作したと判定するようにしている。
図5は、ロー端への突き当たりによりアクチュエーター63の動作が停止したときの目標作用角、実作用角及び固着判定カウンターの推移を示している。時刻t5においてハイ端学習制御が開始されると、まず、アクチュエーター63の目標動作位置がロー端側に変更される。このときのアクチュエーター63の実動作位置は、ロー端への突き当たりのため、目標動作位置に追従せず、学習開始時の動作位置に滞ったままとなる。そしてアクチュエーター63の駆動デューティーが閾値γを下回った時刻t6から計時を開始した固着判定カウンターCaの値が、時刻t7において規定の固着判定値αを超えると、固着の可能性有りとの判定がなされるようになる。
固着の可能性有りとの判定がなされると、アクチュエーター63の目標動作位置がハイ端側に変更される。このときのロー端側へのアクチュエーター63の動作は、ロー端への突き当たりにより制限されるものの、ハイ端側への動作は、制限を受けない。そのため、このときのアクチュエーター63の実動作位置は、目標動作位置に追従して変化するようになる。そして時刻t8において、動作判定値bを超える実動作量の変化が確認されると、固着無しとの判定がなされる。そして動作が係止されるまでハイ端側へのアクチュエーター63の駆動が継続されて、その動作が係止された位置にてハイ端学習が行われる。なお本実施の形態では、動作指令Bに対してのアクチュエーター63の動作判定値bを超える動作が確認されると、アクチュエーター63の動作速度がそれまでよりも速くされるようになっている。
図6は、固着もロー端への突き当たりも無いときの目標作用角、実作用角及び固着判定カウンターの推移を示している。時刻t9において、ハイ端学習制御が開始されると、まず、アクチュエーター63の目標動作位置がロー端側に変更される。このときには、アクチュエーター63の実動作位置は、目標動作位置に追従して変化する。そして時刻t10において、動作判定値aを超えるアクチュエーター63の動作が確認されると、固着無しとの判定がなされるようになる。なお、本実施の形態では、目標動作位置のロー端側への変更、すなわちロー端に向けての動作指令Aに対してのアクチュエーター63の動作判定値aを超える動作が確認されたときには、その動作指令Aの指令する方向への、すなわちロー端側へのアクチュエーター63の動作が現在の動作位置にて制限されるようになっている。
固着無しとの判定がなされると、アクチュエーター63の目標動作位置がハイ端側に変更される。その後、動作が係止されるまでハイ端側へのアクチュエーター63の駆動が継続されて、その動作が係止された位置にてハイ端学習が行われる。このときにも、固着無しとの判定後のアクチュエーター63の動作速度は、それまでよりも速くされるようになっている。
図7は、こうした本実施の形態に適用されるハイ端学習ルーチンのフローチャートを示している。本ルーチンの処理は、電子制御ユニット70により実行される。
さて本ルーチンが開始されると、まずステップS100において、異常時学習の実行中であるか否かが判定される。すなわち、アクチュエーター63の動作位置が不明となり、ハイ端学習の再実行が必要な状態であるか否かが判定される。ここで異常時学習の実行中でなければ(S100:NO)、そのまま本ルーチンの処理が終了される。
異常時学習の実行中であれば(S100:YES)、ステップS101において、ロー端側への動作指令Aがアクチュエーター63に指令される。そして、続くステップS102において、動作判定値aを超えるアクチュエーター63の動作が確認されたか否かが判定される。
ここで、動作指令Aに対するアクチュエーター63の動作が確認されれば(S102:YES)、ステップS103において、現在の動作位置にて、ロー端側のアクチュエーター63の動作が制限され、その後、ステップS104において動作速度を増速した上で、ハイ端側への動作指令Bがアクチュエーター63に指令される。そしてハイ端に突き当たるまでアクチュエーター63が駆動されると、ステップS105にて、ハイ端学習が完了され、本ルーチンの処理が終了される。
一方、ステップS102において、アクチュエーター63の動作が確認されなければ(S102:NO)、ステップS106において、固着の可能性有りとの判定がなされる。そして続くステップS107において、ハイ端側への動作指令Bがアクチュエーター63に指令される。
ここで、動作指令Bに対する、動作判定値bを超えるアクチュエーター63の動作が確認されれば(S108:YES)、ハイ端に突き当たるまでアクチュエーター63のハイ端側への動作が継続され、アクチュエーター63のハイ端への突き当たりに応じてハイ端学習が完了される(S105)。
一方、動作指令Bに対するアクチュエーター63の動作が確認されなければ(S108:NO)、ステップS109において、固着有りとの判定がなされ、本ルーチンの処理が終了される。なお、このときには、フェール処理として、作動角可変制御を停止した状態で機関制御が実施される。
以上の本実施の形態の可変動弁システムの制御装置によれば、以下の効果を奏することができる。
(1)本実施の形態では、アクチュエーター63の現在の動作位置が不明なときに、ロー端に向けての動作指令Aを指令し、その後、ハイ端に向けての動作指令Bを指令するようにしている。そして動作指令Aに対してのアクチュエーター63の実動作量が規定の動作判定値a以下であり、かつ動作指令Bに対してのアクチュエーター63の実動作量が規定の動作判定値b以下であることもって固着有りとの判定を行うようにしている。こうした本実施の形態では、動作方向の異なる2つの動作指令A、Bを指令するだけで、固着を確定することができる。したがって本実施の形態によれば、アクチュエーター63の動作位置が不明な状況での固着の判定を速やかに行うことができる。
(2)本実施の形態では、動作指令Aに対してのアクチュエーター63の動作判定値a以上の動作が確認されたときには、ロー端方向へのアクチュエーター63の動作を現在の動作位置にて制限するようにしている。そのため、動作が確認された動作位置以上にアクチュエーター63が動作しないようになり、アクチュエーター63の鋭敏応答によるロー端への衝突や、固着状態の解除に応じたアクチュエーター63の急応答を回避することができる。
(3)本実施の形態では、固着無しとの判定後のアクチュエーター63の動作速度がそれまでよりも速くされている。そのため、ハイ端学習の完了迄の時間を短縮することができる。またその結果、作用角可変制御の開始を早めることができ、内燃機関のエミッションの改善を図ることができるようにもなる。
(4)本実施の形態では、ロー端に向けての動作指令Aの指令後に、ハイ端に向けての動作指令Bを指令するようにしている。なお、ここでのハイ端は、固着無しとの判定の後にアクチュエーター63の基準動作位置の学習を行う側の端となっている。そのため、ハイ端学習完了までの制御を簡易化できる。すなわち、動作指令Bが、ロー端に向けての動作を指令するものであれば、固着無しとの判定後に、学習を行うべく、アクチュエーター63の動作方向を反転させる必要がある。これに対して、動作指令Bを、学習を行うハイ端に向けての動作を指令するものとすれば、固着無しとの判定後も、動作方向を維持したまま、学習を行うことが可能となり、アクチュエーター63の動作方向の切り返しを必要最小とすることができる。
なお、上記実施の形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施の形態では、固着無しとの判定後に、アクチュエーター63の動作を増速するようにしていたが、ハイ端学習の完了を急ぐ必要がない場合や、構造上、アクチュエーター63の増速が困難な場合などには、アクチュエーター63の動作の増速を行わないようにしても良い。
・上記実施の形態では、固着無しとの判定後にハイ端学習を行うようにしていたが、その判定後にロー端学習を行うようにすることもできる。その場合には、ハイ端に向けての動作指令の指令後にロー端に向けての動作指令を指令して固着の有無の判定を行うことで、アクチュエーター63の動作方向の切り返しを必要最小とすることができる。
・上記実施の形態では、ロー端に向けての動作指令Aに対してのアクチュエーター63の動作判定値a以上の動作が確認されたときには、ロー端方向へのアクチュエーター63の動作を現在の動作位置にて制限する処理を行うようにしていたが、そうした制限が特に必要でない場合には、この処理を割愛するようにしても良い。
・上記実施の形態では、ロー端に向けての動作指令Aの指令後、ハイ端に向けての動作指令Bを指令して固着の有無の判定を行うようにしていたが、ハイ端に向けての動作指令の指令後にロー端に向けての動作指令を指令して固着の有無の判定を行うことも可能である。
・上記実施の形態では、吸気バルブ20の作用角を可変とする可変動弁システムの場合を説明したが、排気バルブ10の作用角を可変とする可変動弁システムにも本発明は同様に適用することができる。
・上記実施の形態での作用角可変機構50の構成は、図1、2に示したものに限らず、適宜に変更しても良い。要は、動作が機械的に係止されるハイ端及びロー端の間を動作範囲とするアクチュエーターによって機関バルブの作用角を可変とする作用角可変機構を備える可変動弁システムであれば、本発明は同様に適用することができる。
・上記実施の形態では、作用角を可変とする可変動弁システムに本発明を適用した場合を説明した。もっとも本発明は、動作が機械的に係止される第1端及び第2端の間を動作範囲とするアクチュエーターによって機関バルブのバルブ特性を可変とする可変動弁システムの制御を行う装置であって、アクチュエーターの動作が機械的に係止される第1端又は第2端において基準動作位置の学習を行い、その基準動作位置からの動作量からアクチュエーターの動作位置を確認することで、可変動弁システムの制御を行う装置であれば、作用角以外のバルブ特性を可変とする可変動弁システムにも同様に適用することが可能である。
2…シリンダーヘッド、3…シリンダーヘッドカバー、3a…ストッパー、3b…ストッパー、10…排気バルブ、11…バルブスプリング、12…ラッシュアジャスター、13…ロッカーアーム、13a…ローラー、14…排気カムシャフト、15…カム、16…リテーナー、20…吸気バルブ、21…バルブスプリング、22…ラッシュアジャスター、23…ロッカーアーム、23a…ローラー、24…吸気カムシャフト、25…カム、26…リテーナー、50…作用角可変機構、51…入力アーム、51a…ローラー、51h…ヘリカルスプライン、52…出力アーム、52h…ヘリカルスプライン、53…支持パイプ、53a…長孔、54…コントロールシャフト、54a…係止部、55…スライダーギア、55a…ヘリカルスプライン、55b…ヘリカルスプライン、55c…溝、56…ブッシュ、56a…貫通孔、57…係止ピン、60…アクチュエーター、61…モーター、62…回転直動変換機構、63…アクチュエーター、64…動作量センサー、70…電子制御ユニット、70a…不揮発性メモリー、70b…揮発性メモリー、71…アクセル操作量センサー、72…クランク角センサー、100…モーター、101…コントロールシャフト、102…作用角可変機構、103…アクチュエーター、104…回転直動変換機構、105…ストッパー、106…ストッパー、107…動作量センサー、108…電子制御ユニット。

Claims (5)

  1. 動作が機械的に係止される第1端及び第2端の間を動作範囲とするアクチュエーターによって機関バルブのバルブ特性を可変とする可変動弁システムの制御を行う装置であって、
    前記アクチュエーターの現在の動作位置が不明なときになされる、前記第1端及び前記第2端のいずれか一方に向けての動作指令Aに対しての前記アクチュエーターの実動作量が規定の動作判定値a以下であり、かつその後に指令される先とは逆方向への動作指令Bに対しての前記アクチュエーターの実動作量が規定の動作判定値b以下であることもって固着有りとの判定を行うとともに、
    前記動作判定値a及び前記動作判定値bがそれぞれ、前記第1端から前記第2端までの動作位置の変位に要する前記アクチュエーターの動作量よりも小さい値である、
    ことを特徴とする可変動弁システムの制御装置。
  2. 前記動作指令Aに対しての前記アクチュエーターの前記動作判定値a以上の動作が確認されたときには、その動作指令Aの指令する方向への前記アクチュエーターの動作を現在の動作位置にて制限する
    請求項1に記載の可変動弁システムの制御装置。
  3. 固着無しとの判定後には、動作が係止されるまで前記アクチュエーターを駆動して、その動作が係止された位置にて前記アクチュエーターの基準動作位置の学習を行うとともに、前記固着無しとの判定後の前記アクチュエーターの動作速度をそれまでよりも速くする
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の可変動弁システムの制御装置。
  4. 前記動作指令Bは、固着無しとの判定の後における前記アクチュエーターの基準動作位置の学習を行う側の端に向けての動作を指令するものである
    請求項1〜3のいずれか1項に記載の可変動弁システムの制御装置。
  5. 前記可変動弁システムは、機関バルブの作用角を可変とするものである
    請求項1〜4のいずれか1項に記載の可変動弁システムの制御装置。
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