JP2000282900A

JP2000282900A - 制御軸駆動用電磁アクチュエータの揺動防止装置

Info

Publication number: JP2000282900A
Application number: JP11089571A
Authority: JP
Inventors: Naoki Okamoto; 直樹岡本
Original assignee: Unisia Jecs Corp
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-03-30
Filing date: 1999-03-30
Publication date: 2000-10-10
Anticipated expiration: 2019-03-30
Also published as: JP3983410B2

Abstract

(57)【要約】【課題】カム軸の回転によるトルク変動で制御軸が揺動
することに起因する電磁アクチュエータの不要な揺動制
御を防止し、これにより、電磁アクチュエータの耐久性
を高めることができる制御軸駆動用電磁アクチュエータ
の揺動防止装置の提供。【解決手段】作動角センサ１０２で検出された制御軸１
６の作動角信号をデジタルフィルタ１，２で演算処理し
た信号をコントロールユニットＣＰＵに入力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の吸・排
気弁のリフト量（制御軸の作動角）を機関運転状態に応
じて可変にできる内燃機関の可変動弁装置等において、
制御軸を駆動する電磁アクチュエータの揺動を防止する
制御軸駆動用電磁アクチュエータの揺動防止装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、機関低速低負荷時におけ
る燃費の改善や安定した運転性並びに高速高負荷時にお
ける吸気の充填効率の向上による十分な出力を確保する
等のために、吸気・排気弁の開閉時期とバルブリフト量
を機関運転状態に応じて可変制御する可変動弁装置は従
来から種々提供されており、その一例として特開昭５５
−１３７３０５号公報等に記載されているものが知られ
ている。

【０００３】図１８に基づきその概略を説明すれば、シ
リンダヘッド１のアッパデッキの略中央近傍上方位置に
カム軸２が設けられていると共に、該カム軸２の外周に
カム２ａが一体に設けられている。また、カム軸２の側
部には制御軸３が平行に配置されており、この制御軸３
に偏心カム４を介してロッカアーム５が揺動自在に軸支
されている。

【０００４】一方、シリンダヘッド１に摺動自在に設け
られた吸気弁６の上端部には、バルブリフター７を介し
て揺動カム８が配置されている。この揺動カム８は、バ
ルブリフター７の上方にカム軸２と並行に配置された支
軸９に揺動自在に軸支され、下端のカム面８ａがバルブ
リフター７の上面に当接している。また、前記ロッカア
ーム５は、一端部５ａがカム２ａの外周面に当接してい
ると共に、他端部５ｂが揺動カム８の上端面８ｂに当接
して、カム２ａのリフトを揺動カム８及びバルブリフタ
ー７を介して吸気弁６に伝達するようになっている。

【０００５】また、前記制御軸３は、図１９に示すよう
に、ＤＣサーボモータ等の電磁アクチュエータにより、
減速ギアを介して所定角度範囲で回転駆動されて、偏心
カム４の回動位置を制御し、これによってロッカアーム
５の揺動支点を変化させるようになっている。

【０００６】そして、図１８において、偏心カム４が正
逆の所定回動位置に制御されるとロッカアーム５の揺動
支点が変化して、他端部５ｂの揺動カム８の上端面８ｂ
に対する当接位置が図中上下方向に変化し、これによっ
て揺動カム８のカム面８ａのバルブリフター７上面に対
する当接位置の変化に伴い、揺動カム８の揺動軌跡が変
化することにより、吸気弁６の開閉時期とバルブリフト
量を制御軸３の作動角の変化を伴って可変制御するよう
になっている。なお、図中の符号「１０」は、揺動カム
８の上端面８ｂを常時ロッカアーム５の他端部５ｂに弾
接付勢するスプリングを示す。

【０００７】また、上記のように、吸気弁６の開閉時期
及びバルブリフト量を、ロッカアーム５の揺動支点を変
化させることによって可変に制御する構成の可変動弁装
置においては、図１９に示すように、前記揺動支点を変
化させるための制御軸３の作動角（回転位置）をポテン
ショメータ等の作動角センサ（制御用）によって検出
し、この検出された作動角信号に基づき、コントロール
ユニットＣＰＵにおいて、検出結果と目標とを比較し、
制御軸３の作動角（回転位置）を目標のバルブ特性に対
応する目標作動角（回転位置）に精度良く制御するよう
に駆動制御信号をフィードバック制御するようになって
いた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、カム軸
がエンジンの回転に同期して回転（エンジン回転数の１
／２）する際に、カム軸の回転数と同じ周期（周波数）
のトルク変動が制御軸に加わり、このトルク変動によっ
て制御軸を揺動させ、この揺動が作動角検出手段におい
て作動角変動として検出されることから、この検出され
た作動角信号による制御軸作動角のフィードバック制御
においては、電磁アクチュエータを駆動する駆動制御信
号を変動させることになり、このため、電磁アクチュエ
ータのモータ軸が常に細かく揺動することで電気子のブ
ラシが摩耗し、耐久性を低下させるという問題点があっ
た。

【０００９】本発明は、上述の従来の問題点に着目して
なされたもので、カム軸の回転によるトルク変動で制御
軸が揺動することに起因する電磁アクチュエータの不要
な揺動制御を防止し、これにより、電磁アクチュエータ
の耐久性を高めることができる制御軸駆動用電磁アクチ
ュエータの揺動防止装置を提供することを目的とするも
のである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明請求項１記載の制御軸駆動用電磁アクチュ
エータの揺動防止装置では、カム軸と略平行に配設され
た制御軸と、該制御軸の外周に偏心して固定された制御
カムと、該制御カムに揺動自在に軸支されたロッカアー
ムと、前記カム軸の回転に応じて前記ロッカアームの一
端部を揺動駆動する揺動駆動手段と、前記ロッカアーム
の他端部に連係して揺動して機関弁を開作動させる揺動
カムと、前記制御軸の作動角を検出する制御用作動角検
出手段と、前記制御軸を目標作動角に回転駆動する電磁
アクチュエータと、前記制御用作動角検出手段で検出さ
れた制御軸の作動角信号に基づいて前記制御軸を機関の
運転状態に応じた目標作動角位置に回転駆動させる制御
手段と、含んでなる内燃機関の可変動弁装置において、
内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、該回転
数検出手段で検出された内燃機関の回転数の周波数に応
じた周波数帯の出力ゲインを低下させるバンドエリミネ
ーションフィルタと、を備え、前記制御用作動角検出手
段で検出された制御軸の作動角信号を前記バンドエリミ
ネーションフィルタで演算処理した信号を前記制御手段
に入力するように構成されている手段とした。

【００１１】また、請求項２記載の制御軸駆動用電磁ア
クチュエータの揺動防止装置では、請求項１記載の発明
において、前記バンドエリミネーションフィルタを２つ
備え、所定の内燃機関の回転数領域内にある時は第１の
バンドエリミネーションフィルタだけを作動させてその
時の内燃機関の回転数領域に対応した定数で演算された
出力値を前記制御手段に出力し、内燃機関の回転数領域
が他の領域に移行した時は第２のバンドエリミネーショ
ンフィルタを作動させその移行した内燃機関の回転数領
域に対応した定数で出力値の演算を開始し、該演算が終
了した時点でその出力値を前記制御手段に出力すると同
時に、前記第１のバンドエリミネーションフィルタの作
動を停止させるように構成されている手段とした。

【００１２】また、請求項３記載の制御軸駆動用電磁ア
クチュエータの揺動防止装置では、請求項１記載の発明
において、前記バンドエリミネーションフィルタを１つ
備え、所定の内燃機関の回転数領域内にある時はその時
のエンジン回転数領域に対応した定数に基づいて演算さ
れた出力値を前記制御手段に出力し、内燃機関の回転数
領域が他の領域に移行した時は前記作動角検出手段で検
出された作動角値をそのまま前記制御手段に出力する一
方で、移行したエンジン回転数領域に対応した定数に基
づいて出力値の演算を行い、該演算が終了した時点でそ
の出力値を前記制御手段に出力するように構成されてい
る手段とした。

【００１３】

【作用】本発明請求項１記載の制御軸駆動用電磁アクチ
ュエータの揺動防止装置では、上述のように、制御用作
動角検出手段で検出された制御軸の作動角信号をバンド
エリミネーションフィルタで演算処理した信号を前記制
御手段に入力し、この入力信号に基づいて制御軸を機関
の運転状態に応じた目標作動角位置に回転駆動させる制
御が行われるもので、これにより、カム軸の回転による
トルク変動で制御軸が揺動することに起因する電磁アク
チュエータの不要な揺動制御が防止されるため、電磁ア
クチュエータの耐久性が高められる。

【００１４】また、請求項２記載の制御軸駆動用電磁ア
クチュエータの揺動防止装置では、請求項１記載の発明
において、所定の内燃機関の回転数領域内にある時は第
１のバンドエリミネーションフィルタだけを作動させて
その時の内燃機関の回転数領域に対応した定数で演算さ
れた出力値を前記制御手段に出力し、内燃機関の回転数
領域が他の領域に移行した時は第２のバンドエリミネー
ションフィルタを作動させその移行した内燃機関の回転
数領域に対応した定数で出力値の演算を開始し、該演算
が終了した時点でその出力値を前記制御手段に出力する
と同時に、前記第１のバンドエリミネーションフィルタ
の作動を停止させるもので、このように、２つのバンド
エリミネーションフィルタの切り換え使用により、常に
その時のエンジン回転数領域に対応した最適な処理が行
われる。

【００１５】また、請求項３記載の制御軸駆動用電磁ア
クチュエータの揺動防止装置では、請求項１記載の発明
において、所定の内燃機関の回転数領域内にある時はそ
の時のエンジン回転数領域に対応した定数に基づいて演
算された出力値を前記制御手段に出力し、内燃機関の回
転数領域が他の領域に移行した時は前記作動角検出手段
で検出された作動角値をそのまま前記制御手段に出力す
る一方で、移行したエンジン回転数領域に対応した定数
に基づいて出力値の演算を行い、該演算が終了した時点
でその出力値を前記制御手段に出力するようにしたこと
で、バンドエリミネーションフィルタを１つ備えるだけ
ですみ、コストが低減される。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。（発明の実施の形態１）図１〜図３は、本発明の実施の
形態１におけるエンジン（内燃機関）の可変動弁装置を
示すものであり、１気筒あたり２つ備えられる吸気弁の
動弁機構ＶＥＬとして以下に説明する。但し、機関弁を
吸気弁に限定するものではなく、また、吸気弁の数を限
定するものでないことは明らかである。

【００１７】図１〜図３に示す可変動弁装置は、シリン
ダヘッド１１にバルブガイド（図示省略）を介して摺動
自存に設けられた一対の吸気弁１２，１２と、シリンダ
ヘッド１１上部のカム軸受１４に回転自在に支持された
中空状のカム軸１３と、該カム軸１３に、圧入等により
固設された回転カムである２つの偏心カム１５，１５
と、前記カム軸１３の上方位置に同じカム軸受１４に回
転自在に支持された制御軸１６と、該制御軸１６に制御
カム１７を介して揺動自在に支持された一対のロッカア
ーム１８，１８と、各吸気弁１２，１２の上端部にバル
ブリフター１９，１９を介して配置された一対のそれぞ
れ独立した揺動カム２０，２０とを備えている。

【００１８】また、前記偏心カム１５，１５とロッカア
ーム１８，１８とはリンクアーム２５，２５によって連
係される一方、ロッカアーム１８，１８と揺動カム２
０，２０とはリンク部材２６，２６によって連係されて
いる。前記カム軸１３は、機関前後方向（シリンダ列方
向）に沿って配置されていると共に、一端部に設けられ
た従動スプロケット（図示省略）や該従動スプロケット
に巻装されたタイミングチェーン等を介して機関のクラ
ンク軸から回転力が伝達される。

【００１９】前記カム軸受１４は、シリンダヘッド１１
の上端部に設けられてカム軸１３の上部を支持するメイ
ンブラケット１４ａと、該メインブラケット１４ａの上
端部に設けられて制御軸１６を回転自在に支持するサブ
ブラケット１４ｂとを有し、両ブラケット１４ａ，１４
ｂが一対のボルト１４ｃ，１４ｃによって上方から共締
め固定されている。

【００２０】前記両偏心カム１５は、図４にも示すよう
に、略リング状を呈し、小径なカム本体１５ａと、該カ
ム本体１５ａの外端面に一体に設けられたフランジ部１
５ｂとからなり、内部軸方向にカム軸挿通孔１５ｃが貫
通形成されていると共に、カム本体１５ａの軸心Ｘがカ
ム軸１３の軸心Ｙから径方向へ所定量だけ偏心してい
る。

【００２１】また、この各偏心カム１５は、カム軸１３
に対し前記両バルブリフター１９，１９に干渉しない両
外側にカム軸挿通孔１５ｃを介して圧入固定されている
と共に、両方のカム本体１５ａ，１５ａの外周面１５
ｄ，１５ｄが同一のカムプロフィールに形成されてい
る。

【００２２】前記各ロッカアーム１８は、図３に示すよ
うに、平面からみて略クランク状に折曲形成され、中央
に有する基部１８ａが制御カム１７に回転自存に支持さ
れている。また、各基部１８ａの各外端部に突設された
一端部１８ｂには、リンクアーム２５の先端部と連結す
るピン２１が圧入されるピン孔１８ｄが貫通形成されて
いる一方、各筒状基部１８ａの各内端部に夫々突設され
た他端部１８ｃには、各リンク部材２６の後述する一端
部２６ａと連結するピン２８が圧入されるピン孔１８ｅ
が形成されている。

【００２３】前記各制御カム１７は、夫々円筒状を呈
し、制御軸１６外周に固定されていると共に、図１に示
すように軸心Ｐ１位置が制御軸１６の軸心Ｐ２からαだ
け偏心している。

【００２４】前記揺動カム２０は、図１及び図６，図７
に示すように略横Ｕ字形状を呈し、略円環状の基端部２
２にカム軸１３が嵌挿されて回転自在に支持される支持
孔２２ａが貫通形成されていると共に、ロッカアーム１
８の他端部１８ｃ側に位置する端部２３にピン孔２３ａ
が貫通形成されている。

【００２５】また、揺動カム２０の下面には、基端部２
２側の基円面２４ａと該基円面２４ａから端部２３端縁
側に円弧状に延びるカム面２４ｂとが形成されており、
該基円面２４ａとカム面２４ｂとが、揺動カム２０の揺
動位置に応じて各バルブリフター１９の上面所定位置に
当接するようになっている。

【００２６】すなわち、図５に示すバルブリフト特性か
らみると、図１に示すように基円面２４ａの所定角度範
囲θ１がべースサークル区間になり、カム面２４ｂの前
記べースサークル区間θ１から所定角度範囲θ２がいわ
ゆるランプ区間となり、さらにカム面２４ｂのランプ区
間θ２から所定角度範囲θ３がリフト区間になるように
設定されている。

【００２７】また、前記リンクアーム２５は、比較的大
径な円環状の基部２５ａと、該基部２５ａの外周面所定
位置に突設された突出端２５ｂとを備え、基部２５ａの
中央位置には、前記偏心カム１５のカム本体１５ａの外
周面に回転自在に嵌合する嵌合穴２５ｃが形成されてい
る一方、突出端２５ｂには、前記ピン２１が回転自在に
挿通するピン孔２５ｄが貫通形成されている。なお、前
記リンクアーム２５と偏心カム１５とによって揺動駆動
手段が構成される。

【００２８】さらに、前記リンク部材２６は、図１にも
示すように所定長さの直線状に形成され、円形状の両端
部２６ａ，２６ｂには前記ロッカアーム１８の他端部１
８ｃと揺動カム２０の端部２３の各ピン孔１８ｄ，２３
ａに圧入した各ピン２８，２９の端部が回転自在に挿通
するピン挿通孔２６ｃ，２６ｄが貫通形成されている。
なお、各ピン２１，２８，２９の一端部には、リンクア
ーム２５やリンク部材２６の軸方向の移動を規制するス
ナップリング３０，３１，３２が設けられている。

【００２９】前記制御軸１６は、一端部に設けられたＤ
Ｃサーボモータ等の電磁アクチュエータ１０１によって
所定回転角度範囲内で回転駆動されるようになってお
り、図９に示すように、前記電磁アクチュエータ１０１
は、制御手段としてのコントロールユニットＣＰＵから
の制御信号によって制御されるようになっている。前記
コントロールユニットＣＰＵは、クランク角センサ１０
３，エアフローメータ１０４，水温センサ１０５，エン
ジンの回転数センサ１０６等の各種のセンサからの検出
信号に基づいて現在の機関運転状態を検出して、該検出
された機関運転状態に応じて目標のバルブ特性を決定
し、該目標のバルブ特性に対応する角度位置に制御軸１
６を駆動すべく、前記電磁アクチュエータ１０１に制御
信号を出力する。

【００３０】以下、上記可変動弁装置の作用を説明すれ
ば、まず、機関の低速低負荷時には、コントロールユニ
ットＣＰＵからの制御信号によって電磁アクチュエータ
１０１が一方に回転駆動される。このため、制御カム１
７は、軸心Ｐ１が図６Ａ，Ｂに示すように制御軸１６の
軸心Ｐ２から左上方の回動位置に保持され、厚肉部１７
ａがカム軸１３から上方向に離間移動する。このため、
ロッカアーム１８は、全体がカム軸１３に対して上方向
へ移動し、これにより、各揺動カム２０は、リンク部材
２６を介して端部２３が強制的に若干引き上げられて全
体が左方向へ回動する。

【００３１】従って、図６Ａ，Ｂに示すように偏心カム
１５が回転してリンクアーム２５を介してロッカアーム
１８の一端部１８ｂを押し上げると、そのリフト量がリ
ンク部材２６を介して揺動カム２０及びバルブリフター
１９に伝達されるが、そのリフト量Ｌ１は図６Ｂに示す
ように比較的小さくなる。

【００３２】よって、かかる低速低負荷域では、図８の
破線で示すようにバルブリフト量が小さくなると共に、
各吸気弁１２の開時期が遅くなり（作動角が小さくな
り）、排気弁とのバルブオーバラップが小さくなる。こ
のため、燃費の向上と機関の安定した回転が得られる。

【００３３】一方、機関の高速高負荷時に移行した揚合
は、コントロールユニットＣＰＵからの制御信号によっ
て電磁アクチュエータ１０１が反対方向に回転駆動され
る。従って、図７Ａ，Ｂに示すように制御軸１６が、制
御カム１７を図６に示す位置から時計方向に回転させ、
軸心Ｐ１（厚肉部１７ａ）を下方向へ移動させる。この
ため、ロッカアーム１８は、今度は全体がカム軸１３方
向（下方向）に移動して、他端部１８ｃが揺動カム２０
の上端部２３をリンク部材２６を介して下方へ押圧して
該揺動カム２０全体を所定量だけ時計方向へ回動させ
る。

【００３４】従って、揺動カム２０のバルブリフター１
９上面に対する下面の当接位置が図７Ａ，Ｂに示すよう
に左方向位置に移動する。このため、図７に示すように
偏心カム１５が回転してロッカアーム１８の一端部１８
ｂをリンクアーム２５を介して押し上げると、バルブリ
フター１９に対するそのリフト量Ｌ２は図７Ｂに示すよ
うに大きくなる。

【００３５】よって、かかる高速高負荷域では、カムリ
フト特性が低速低負荷域に比較して大きくなり、図８に
実線で示すようにバルブリフト量（作動角）も大きくな
ると共に、各吸気弁１２の開時期が早く、閉時期が遅く
なる。この結果、吸気充填効率が向上し、十分な出力が
確保できる。

【００３６】このように、上記可変動弁装置では、各吸
気弁１２の開閉時期やバルブリフト量（作動角）を可変
にできることは勿論のこと、カム軸１３に、各偏心カム
１５と各揺動カム２０とを同軸上に設けたため、機関巾
方向の配置スペースを十分に小さくすることができる。
また、各ロッカアーム１８も機関巾方向へ廷設する必要
がなくカム軸の直上位置に「へ」字形の小型な形状に形
成できるため、装置全体のコンパクト化が図れる。この
結果、装置の機関への搭載性が向上する。また、カム軸
１３の配置を変更することなく、現行のカム軸１３の配
置によって装置を装着できるため、この点でも機関への
搭載性が良好になる。

【００３７】さらに、偏心カム１５と揺動カム２０とを
カム軸１３に同軸上に設けることにより、揺動カム２０
を支持する専用の支軸が不要となり、この分、部品点数
の削減が図れ、また、カム軸１３と揺動カム２０の互い
の軸心のずれが生じないため、バルブタイミングの制御
精度の低下を防止できる。

【００３８】しかも、各偏心カム１５を、各バルブリフ
ター１９とオフセット配置し互いに干渉しない位置に配
したため、各カム１５の外形を大きくとることができ、
偏心カム１５の外周面１５ａの設計自由度を向上させる
ことが可能となり、これによって揺動カム２０の揺動量
を確保するためのリフト量を十分に確保できると共に、
偏心カム１５の駆動面圧を低減するためのカム幅を十分
に確保できる。

【００３９】特に、偏心カム１５は、リング状に形成さ
れ、外周面全体がリンクアーム基部２５ａの嵌合穴２５
ｃの内周面全体に摺接するため、外周面の面圧が分散さ
れて、該面圧を十分に低減できる。従って、嵌合穴２５
ｃの内周面間との摩耗の発生が抑制できると共に、潤滑
も行い易い。さらに、面圧の低下に伴い偏心カム１５の
材料選択の自由度が向上し、加工し易くかつ低コストの
材料を選択できるなお、各吸気弁１２に対応する各揺
動カム２０，２０を一体に連結し、これによって偏心カ
ム１５とロッカアーム１８とを単一として、各吸気弁１
２間において共用化させる構成としても良い。

【００４０】ところで、上記可変動弁においては、目標
のバルブ特性に対応する角度位置に制御軸１６を駆動
し、実際のバルブ特性を前記目標のバルブ特性に制御す
るが、前記制御軸１６の駆動精度や、前記制御軸１６の
角度位置とバルブ特性との関係にばらつきがあると、目
標のバルブ特性に精度良く実際のバルブ特性を制御する
ことができなくなる。

【００４１】そこで、この発明の実施の形態１では、図
１０のブロック図に示すように、前記揺動支点を変化さ
せるための制御軸１６の作動角（回転位置）をポテンシ
ョメータ等の作動角センサ（制御用作動角検出手段）１
０２によって検出し、この検出された作動角信号に基づ
き、コントロールユニットＣＰＵにおいて、検出結果と
しての作動角と目標作動角とを比較し、制御軸１６の作
動角（回転位置）を目標のバルブ特性に対応する目標作
動角（回転位置）となるようにＤＣサーボモータ等の電
磁アクチュエータ１０１に対する駆動制御信号をフィー
ドバック制御するようになっている。なお、前記電磁ア
クチュエータ１０１と制御軸１６との間には減速ギア１
０７が介装されている。

【００４２】ところが、前述のように、カム軸１３がエ
ンジンの回転に同期して回転（エンジン回転数の１／
２）する際に、揺動カム２０、リンクアーム２５、リン
ク部材２６、ロッカアーム１８を介してカム軸１３の回
転数と同じ周期（周波数）のトルク変動が制御軸１６に
加わり、このトルク変動によって制御軸１６を細かく揺
動させ、この揺動が作動角センサ１０２において作動角
変動として検出されることから、この検出された作動角
信号による制御軸作動角のフィードバック制御において
は、電磁アクチュエータ１０１を駆動する駆動制御信号
を変動させることになり、このため、電磁アクチュエー
タ１０１のモータ軸が常に細かく揺動することで電気子
のブラシが摩耗し、耐久性を低下させるという問題点が
あった。

【００４３】そこで、以上の問題点の解決策として、こ
の発明の実施の形態１では、前記コントロールユニット
ＣＰＵ内に、作動角センサ１０２で検出された制御軸１
６の作動角信号から、カム軸１３の回転によるトルク変
動に起因する制御軸１６の作動角変動信号成分を除去す
るための２つのバンドエリミネーションフィルタＢＥＦ
１，ＢＥＦ２（以後、デジタルフィルタ１，２という）
を備えている。

【００４４】即ち、制御軸１６に伝わるトルク変動は、
エンジン回転数に同期（１／２）しているので、その周
波数帯成分の信号のみのゲインを落とすデジタルフィル
タ１，２を作動角センサ１０２の出力に取り付ける。な
お、図１１は、デジタルフィルタ１，２の特性図であ
り、（イ）は入力周波数に対する出力ゲイン特性、
（ロ）は入力周波数に対する出力位相特性を示す。ま
た、図１２は、エンジン回転数が2000rpm 相当の周期の
入力信号に対し、2000rpm 用のデジタルフィルタと5000
rpm 用のデジタルフィルタをかけた時の入出力特性図で
あり、この図に示すように、エンジン回転数の所定領域
ごとにデジタルフィルタ特性を切り換える必要がある。

【００４５】そして、このデジタル（離散時間）フィル
タ１，２（バンドエリミネーションフィルタＢＥＦ１，
ＢＥＦ２）は、再帰計算が必要であるので、予め２つの
デジタルフィルタ演算機能をコントロールユニットＣＰ
Ｕに持たせておき、エンジン回転数がある一定領域内に
ある場合は、１つのデジタルフィルタだけを作動させ、
その出力値を制御軸１６の作動角制御に使用し、エンジ
ン回転数が他の領域に移行した時に始めて２つ目のデジ
タルフィルタを作動させる。その時のフィルタ定数は移
行したエンジン回転数領域に対応した定数であり、この
定数は、予めコントロールユニットＣＰＵのメモリに記
憶されていて、その時のエンジン回転数に応じた定数が
コントロールユニットＣＰＵのメモリから呼び出されて
使用される。そして、デジタルフィルタの再帰計算に必
要な時間が経過した時点でその出力値を２つ目のデジタ
ルフィルタ出力値とし、１つ目のデジタルフィルタは計
算を止める。以後は、エンジン回転数の領域が変わるた
びに交互に以上の処理を行う。

【００４６】次に、２つのデジタルフィルタ１，２によ
る作動角検出信号を処理する信号処理回路の内容を図１
３のフローチャートに基づいて説明する。まず、ステッ
プＳ１では、エンジン回転数Ｎ信号を読み込み、ステッ
プＳ２では、制御軸１６の作動角（回動角）を読み込
む。

【００４７】ステップＳ３では、エンジン回転数Ｎが前
回読み込んだエンジン回転数領域内であるか否かを判定
し、前回読み込み回転数領域以内である時は、ステップ
Ｓ４でデジタルフィルタ２が計算中であるか否かを判定
し、計算中である時はステップＳ５でデジタルフィルタ
２の計算を継続させた後、ステップＳ６でデジタルフィ
ルタ２の計算が終了したか否かを判定し、終了している
時は、ステップＳ７でデジタルフィルタ２をデジタルフ
ィルタ１に置き換え、ステップＳ８でデジタルフィルタ
２の定数をデジタルフィルタ１の定数に置き換えた後、
ステップＳ１３でデジタルフィルタ１の出力値を出力
し、これで一回のフローを終了する。

【００４８】また、前記ステップＳ３でエンジン回転数
が前回読み込まれたエンジン回転数領域から変化してい
る時は、ステップＳ９に進んでデジタルフィルタ２用定
数を読み込み、ステップＳ１０でデジタルフィルタ２の
計算をスタートさせ、ステップＳ１１でデジタルフィル
タ１の計算を行った後、ステップＳ１３でデジタルフィ
ルタ１の出力値を出力し、これで一回のフローを終了す
る。

【００４９】また、前記ステップＳ４の判定において、
デジタルフィルタ２が計算中でない時、および、前記ス
テップＳ６において、デジタルフィルタ２の計算がまだ
終了していない時は、ステップＳ１２に進んでデジタル
フィルタ１の計算を行った後、ステップＳ１３でデジタ
ルフィルタ１の出力値を出力し、これで一回のフローを
終了する。

【００５０】即ち、エンジン回転数が変化した場合、変
化後の回転数に応じてコントロールユニットＣＰＵのメ
モリから、デジタルフィルタに使われる定数が呼び出さ
れ、２つ目のデジタルフィルタの計算を始める。なお、
１つ目のデジタルフィルタは引き続き計算を行う。

【００５１】デジタルフィルタは、再帰計算を行うので
数回計算しないと使用できないので、エンジン回転数変
化後、数サンプリング時間の間は１つ目の（変化前のエ
ンジン回転数に対応した）デジタルフィルタの出力を制
御軸１６の作動角制御に使用する。

【００５２】２つ目の（変化後のエンジン回転数に対応
した）デジタルフィルタが使用できるようになった時点
で、１つ目のデジタルフィルタの計算を止め、２つ目の
デジタルフィルタの出力を制御軸１６の作動角制御に使
用する。その後、２つ目のデジタルフィルタを１つ目の
デジタルフィルタとして扱う。エンジン回転数が変化す
るたびに以上の動作を繰り返すものである。

【００５３】以上のように、エンジン回転数領域が変化
するたびにデジタルフィルタ１，２を切り換えるが、エ
ンジン回転数は刻々と変化するので、実際には、図１４
に示すように、エンジン回転数を幾つかの回転数領域領
１〜７に分け、ある１つの領域にいる間はその領域の中
心周波数に応じた定数でデジタルフィルタの計算を行う
ようになっている。なお、Ｎ１〜Ｎ６は、各エンジン回
転数領域（１〜７）間の分岐点に対応する周波数を示
し、ｎ１〜ｎ７は、各エンジン回転数領域（１〜７）に
対応するデジタルフィルタの中心周波数を示す。また、
図１５は分けられた各エンジン回転数領域（１〜７）に
対するフィルタ定数（１〜７）（フィルタ周波数）を示
す。

【００５４】また、デジタルフィルタは以下の伝達関数
で定義される。Ｇ（Ｚ）＝（a1+a2・Z^-1+a3・Z^-2）／（1+b1・Z^-1+b2・Z
^-2 ）なお、a1、a2、a3、b1、b2はフィルタ定数である。

【００５５】また、デジタルフィルタの伝達関数は、次
式で計算される。今回のフィルタ出力Yn＝a1・Un+a2・Un-1+a3・Un-2+b1・Yn-
1+b2・Yn-2 なお、添字n は、サンプリングタイミングを示す。

【００５６】以上説明してきたように、この発明の実施
の形態１では、作動角センサで検出された制御軸の作動
角信号をデジタルフィルタ１，２で演算処理した信号を
コントロールユニットＣＰＵに入力するようにしたこと
で、カム軸１３の回転によるトルク変動で制御軸１６が
揺動することに起因する電磁アクチュエータ１０２の不
要な揺動制御を防止することができ、これにより、電磁
アクチュエータ１０２の耐久性を高めることができるよ
うになるという効果が得られる。

【００５７】また、２つのデジタルフィルタ１，２を備
え、所定の内燃機関の回転数領域内にある時は一方のデ
ジタルフィルタ１だけを作動させてその時のエンジン回
転数領域に対応した定数で演算された出力値をコントロ
ールユニットＣＰＵに出力し、エンジン回転数領域が他
の領域に移行した時はもう一方のデジタルフィルタ２を
作動させその移行したエンジン回転数領域に対応した定
数で出力値の演算を開始し、該演算が終了した時点でそ
の出力値をコントロールユニットＣＰＵに出力すると同
時に、前記一方のデジタルフィルタの作動を停止させる
ようにしたことで、常にその時のエンジン回転数領域に
対応した最適な処理が行えるようになるという効果が得
られる。

【００５８】（発明の実施の形態２）次に、本発明の実
施の形態２の制御軸駆動用電磁アクチュエータの揺動防
止装置について説明する。なお、この発明の実施の形態
２は、図１６のブロック図に示すように、コントロール
ユニットＣＰＵ内に備えた１つのデジタルフィルタ１０
（バンドエリミネーションフィルタＢＥＦ１０）のみで
信号処理を行うようにしたもので、その他の構成は前記
発明の実施の形態１と同様であるため、その説明を省略
し、相違点についてのみ説明する。

【００５９】即ち、制御軸１６に伝わるトルク変動は、
エンジン回転数に同期（１／２）しているので、その周
波数帯成分の信号のみのゲインを落とすデジタルフィル
タ１０を作動角センサ１０２の出力に取り付ける。

【００６０】そして、このデジタルフィルタ１０は、前
述のように、エンジン回転数の所定領域ごとにフィルタ
特性を切り換える必要があり、かつ、このデジタル（離
散時間）フィルタ（バンドエリミネーションフィルタＢ
ＥＦ１０）は、再帰計算が必要であるので、予めデジタ
ルフィルタ演算機能をコントロールユニットＣＰＵに持
たせておき、エンジン回転数がある一定領域内にある場
合は、その時のエンジン回転数領域に対応した定数に基
づいて演算された出力値を制御軸１６の作動角制御に使
用し、エンジン回転数が他の領域に移行した時は、作動
角センサ１０２で検出された作動角値をそのまま出力す
る一方で、移行したエンジン回転数領域に対応した定数
に基づいて出力値の演算が行われ、再帰計算に必要な時
間が経過した時点でその出力値を出力するもので、以後
は、エンジン回転数の領域が変わるたびに以上の処理を
行う。

【００６１】次に、１つのデジタルフィルタ１０による
作動角検出信号を処理する信号処理回路の内容を図１７
のフローチャートに基づいて説明する。まず、ステップ
Ｓ２１では、エンジン回転数Ｎ信号を読み込み、ステッ
プＳ２２では、制御軸１６の作動角（回転角）信号を読
み込む。

【００６２】ステップＳ２３では、エンジン回転数Ｎが
前回読み込んだエンジン回転数領域内であるか否かを判
定し、前回読み込み回転数領域以内である時は、ステッ
プＳ２４で新たにデジタルフィルタ１０が計算中である
か否かを判定し、計算中である時はステップＳ２５で新
たなデジタルフィルタ１０の計算を継続させた後、ステ
ップＳ２６で新たなデジタルフィルタ１０の計算が終了
したか否かを判定し、終了している時は、ステップＳ３
３で新たなデジタルフィルタ１０の出力値をフィルタ出
力とし、これで一回のフローを終了する。

【００６３】また、前記ステップＳ２３でエンジン回転
数が前回読み込まれたエンジン回転数領域から変化して
いる時は、ステップＳ２７に進み、移行したエンジン回
転数領域に対応した新たなデジタルフィルタ１０用定数
を読み込み、ステップＳ２８で新たなデジタルフィルタ
１０の計算をスタートさせ、ステップＳ２９で新たなデ
ジタルフィルタ１０の計算を継続させると共に、ステッ
プＳ３０に進んで読み込み作動角をそのままフィルタ出
力とし、該フィルタ出力をステップＳ３３で出力し、こ
れで一回のフローを終了する。

【００６４】また、前記ステップＳ２４の判定におい
て、新たなデジタルフィルタ１０が計算中でない時は、
ステップＳ３１に進んで制御始めに読み込まれたフィル
タ定数に基づいてデジタルフィルタ１０の計算を行った
後、該フィルタ出力をステップＳ３３で出力し、これで
一回のフローを終了する。

【００６５】また、前記ステップＳ２６において、新た
なデジタルフィルタ１０の計算がまだ終了していない時
は、ステップ３２に進んで読み込み作動角をそのままフ
ィルタ出力とし、該フィルタ出力をステップＳ３３で出
力し、これで一回のフローを終了する。

【００６６】以上説明してきたように、この発明の実施
の形態２では、１つのデジタルフィルタ１０のみで信号
処理を行うようにしたことで、コストを低減することが
できるようになるという効果が得られる。

【００６７】以上、本発明の実施の形態を説明してきた
が、具体的な構成はこれら発明の実施の形態に限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲におけ
る設計変更等があっても本発明に含まれる。

【００６８】例えば、発明の実施の形態では、機関弁と
して吸気弁を例にとったが、排気弁についても適用する
ことができる。また、本発明が適用される可変動弁機構
としては、この発明の実施の形態で例示した構造のもの
に限定されるものではなく、従来例に示した構造のもの
や、その他の可変動弁機構にも全て本発明を適用するこ
とができる。

【００６９】

【発明の効果】以上詳細に説明してきたように、本発明
請求項１記載の制御軸駆動用モータの揺動防止装置で
は、内燃機関の可変動弁装置において、内燃機関の回転
数を検出する回転数検出手段と、該回転数検出手段で検
出された内燃機関の回転数の周波数に応じた周波数帯の
出力ゲインを低下させるバンドエリミネーションフィル
タと、を備え、前記制御用作動角検出手段で検出された
制御軸の作動角信号を前記バンドエリミネーションフィ
ルタで演算処理した信号を前記制御手段に入力するよう
に構成されている手段としたことで、カム軸の回転によ
るトルク変動で制御軸が揺動することに起因する電磁ア
クチュエータの不要な揺動制御を防止し、これにより、
電磁アクチュエータの耐久性を高めることができるよう
になるという効果が得られる。

【００７０】また、請求項２記載の制御軸駆動用電磁ア
クチュエータの揺動防止装置では、請求項１記載の発明
において、前記バンドエリミネーションフィルタを２つ
備え、所定の内燃機関の回転数領域内にある時は第１の
バンドエリミネーションフィルタだけを作動させてその
時の内燃機関の回転数領域に対応した定数で演算された
出力値を前記制御手段に出力し、内燃機関の回転数領域
が他の領域に移行した時は第２のバンドエリミネーショ
ンフィルタを作動させその移行した内燃機関の回転数領
域に対応した定数で出力値の演算を開始し、該演算が終
了した時点でその出力値を前記制御手段に出力すると同
時に、前記第１のバンドエリミネーションフィルタの作
動を停止させるように構成されている手段としたこと
で、常にその時のエンジン回転数領域に対応した最適な
処理が行われるようになる。

【００７１】また、請求項３記載の制御軸駆動用電磁ア
クチュエータの揺動防止装置では、請求項１記載の発明
において、前記バンドエリミネーションフィルタを１つ
備え、所定の内燃機関の回転数領域内にある時はその時
のエンジン回転数領域に対応した定数に基づいて演算さ
れた出力値を前記制御手段に出力し、内燃機関の回転数
領域が他の領域に移行した時は前記作動角検出手段で検
出された作動角値をそのまま前記制御手段に出力する一
方で、移行したエンジン回転数領域に対応した定数に基
づいて出力値の演算を行い、該演算が終了した時点でそ
の出力値を前記制御手段に出力するように構成されてい
る手段としたことで、バンドエリミネーションフィルタ
を１つ備えるだけですみ、コストを低減できるようにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における可変動弁装置を
示す断面図（図２のＡ−Ａ線断面図）。

【図２】上記可変動弁装置の側面図。

【図３】上記可変動弁装置の平面図。

【図４】上記可変動弁装置に使用される偏心カムを示す
斜視図。

【図５】上記可変動弁装置における揺動カムの基端面と
カム面に対応したバルブリフト特性図。

【図６】上記可変動弁装置の低速低負荷時の作用を示す
断面図（図２のＢ−Ｂ線断面図）。

【図７】上記可変動弁装置の高速高負荷時の作用を示す
断面図（図２のＢ−Ｂ線断面図）。

【図８】上記可変動弁装置のバルブタイミングとバルブ
リフトの特性図。

【図９】上記可変動弁装置の主に作動角制御システムを
示すブロック図。

【図１０】上記可変動弁装置の主に２つのデジタルフィ
ルタの切り換え制御システムを示すブロック図。

【図１１】上記デジタルフィルタの特性図で、（イ）は
入力周波数に対する出力ゲイン特性図、（ロ）は入力周
波数に対する出力位相特性図である。

【図１２】上記デジタルフィルタの入出力特性図。

【図１３】上記可変動弁装置の作動角検出信号処理回路
の内容を示すフローチャート。

【図１４】上記デジタルフィルタのエンジン回転数領域
による選択方法を示す図。

【図１５】上記デジタルフィルタの各エンジン回転数領
域に対する呼び出しフィルタ定数を示す図。

【図１６】本発明の実施の形態２における可変動弁装置
の主にデジタルフィルタの切り換え制御システムを示す
ブロック図。

【図１７】本発明の実施の形態２における上記可変動弁
装置の主に２つのデジタルフィルタの切り換え制御シス
テムを示すブロック図。

【図１８】従来の可変動弁装置を示す断面図。

【図１９】従来の可変動弁装置の主に作動角制御システ
ムを示すブロック図。

【符号の説明】

１２吸気弁１３カム軸１５偏心カム（揺動駆動手段）１６制御軸１７制御カム１８ロッカアーム２０揺動カム２５リンクアーム（揺動駆動手段）ＣＰＵコントロールユニット（制御手段）１０１電磁アクチュェータ１０２作動角センサ（制御用作動角検出手段）１０６回転数センサ（回転数検出手段）ＢＥＦ１バンドエリミネーションフィルタＢＥＦ２バンドエリミネーションフィルタＢＥＦ１０バンドエリミネーションフィルタ

フロントページの続きＦターム(参考） 3G016 AA06 AA19 BA03 BA23 BA36 BB04 CA10 CA12 CA21 CA22 CA25 CA27 CA44 CA46 CA47 CA48 CA52 DA23 GA01 3G092 AA11 DA01 DA02 DA05 DA14 DG03 DG08 DG09 EA11 EB07 EC01 FA09 FA13 FA50 HA01Z HA13X HA13Z HE01Z HE03Z HE08Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】カム軸と略平行に配設された制御軸と、該制御軸の外周に偏心して固定された制御カムと、該制御カムに揺動自在に軸支されたロッカアームと、前記カム軸の回転に応じて前記ロッカアームの一端部を
揺動駆動する揺動駆動手段と、前記ロッカアームの他端部に連係して揺動して機関弁を
開作動させる揺動カムと、前記制御軸の作動角を検出する制御用作動角検出手段
と、前記制御軸を目標作動角に回転駆動する電磁アクチュエ
ータと、前記制御用作動角検出手段で検出された制御軸の作動角
信号に基づいて前記制御軸を機関の運転状態に応じた目
標作動角位置に回転駆動させる制御手段と、を含んでな
る内燃機関の可変動弁装置において、内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、該回転数検出手段で検出された内燃機関の回転数の周波
数に応じた周波数帯の出力ゲインを低下させるバンドエ
リミネーションフィルタと、を備え、前記制御用作動角検出手段で検出された制御軸の作動角
信号を前記バンドエリミネーションフィルタで演算処理
した信号を前記制御手段に入力するように構成されてい
ることを特徴とする制御軸駆動用電磁アクチュエータの
揺動防止装置。
【請求項２】前記バンドエリミネーションフィルタを２
つ備え、所定の内燃機関の回転数領域内にある時は第１
のバンドエリミネーションフィルタだけを作動させてそ
の時の内燃機関の回転数領域に対応した定数で演算され
た出力値を前記制御手段に出力し、内燃機関の回転数領
域が他の領域に移行した時は第２のバンドエリミネーシ
ョンフィルタを作動させその移行した内燃機関の回転数
領域に対応した定数で出力値の演算を開始し、該演算が
終了した時点でその出力値を前記制御手段に出力すると
同時に、前記第１のバンドエリミネーションフィルタの
作動を停止させるように構成されていることを特徴とす
る請求項１記載の制御軸駆動用電磁アクチュエータの揺
動防止装置。
【請求項３】前記バンドエリミネーションフィルタを１
つ備え、所定の内燃機関の回転数領域内にある時はその
時のエンジン回転数領域に対応した定数に基づいて演算
された出力値を前記制御手段に出力し、内燃機関の回転
数領域が他の領域に移行した時は前記作動角検出手段で
検出された作動角値をそのまま前記制御手段に出力する
一方で、移行したエンジン回転数領域に対応した定数に
基づいて出力値の演算を行い、該演算が終了した時点で
その出力値を前記制御手段に出力するように構成されて
いることを特徴とする請求項１記載の制御軸駆動用電磁
アクチュエータの揺動防止装置。