JP2000314329A - 内燃機関の可変動弁装置における作動センサ故障時処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】制御用作動角センサの故障時においても、エン
ジン始動やアイドリング運転、退避走行を可能にする内
燃機関の可変動弁装置における作動角センサ故障時処理
装置の提供。 【解決手段】制御用作動角センサ１０２の故障が検出さ
れた時は、エンジン回転数Ｎと吸入空気量Ｑからリフト
量計算マップに基づいて決定される故障時目標作動角と
なるように制御軸１６を回転駆動制御する故障時制御手
段を備える。

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における作動
角センサ故障時処理装置に関する。

【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、上述の
従来装置では、制御軸３の作動角を検出する作動角セン
サ（制御用）が故障した場合の対策については何ら考慮
されたものでなかったため、作動角センサが万が一故障
した場合、制御軸３の実作動角位置情報が得られなくな
り、可変動弁制御が行えない状態となる。そして、その
時の制御軸３の停止位置によっては、エンジン始動やア
イドリング運転、退避走行を行うためのバルブリフト量
が得られなくな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、制御用作動角センサの故障時において
も、エンジン始動やアイドリング運転、退避走行を可能
にする内燃機関の可変動弁装置における作動角センサ故
障時処理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記載の内燃機関の可変動弁装置に
おける作動角センサ故障時処理装置では、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、を含んでなる内燃機関の可変動弁
装置において、前記制御用作動角検出手段の故障を検出
する故障検出手段と、内燃機関の運転状態に関する所定
のパラメータを検出する内燃機関運転状態検出手段と、
前記故障検出手段で前記制御用作動角検出手段の故障が
検出された時は、前記内燃機関運転状態検出手段で検出
された内燃機関の運転状態に関する所定のパラメータに
より決定される実作動角が故障時目標作動角となるよう
に制御軸を回転駆動制御する故障時制御手段と、を備え
ている手段とした。

【００１１】請求項２記載の内燃機関の可変動弁装置に
おける作動角センサ故障時処理装置では、請求項１記載
の発明において、前記内燃機関運転状態検出手段で検出
される所定のパラメータが、内燃機関の回転数と吸入空
気量である構成とした。

【００１２】請求項３記載の内燃機関の可変動弁装置に
おける作動角センサ故障時処理装置では、請求項２記載
の発明において、前記内燃機関の回転数と吸入空気量よ
り機関弁のリフト量が予め算出されたリフト計算マップ
を備え、前記内燃機関の回転数と吸入空気量から前記リ
フト量計算マップで求められた機関弁のリフト量に基づ
いて換算される制御軸の作動角を前記実作動角とするよ
うに構成されている手段とした。

【００１３】請求項４記載の内燃機関の可変動弁装置に
おける作動角センサ故障時処理装置では、請求項１〜３
のいずれかに記載の発明において、前記故障時制御手段
における制御軸の回転駆動制御において、前記電磁アク
チュエータに出力する駆動電流を方形波入力に対し振り
幅を最初は大きくしその後次第に小さくするようにし
た。

【００１４】請求項５記載の内燃機関の可変動弁装置に
おける作動角センサ故障時処理装置では、請求項１〜３
のいずれか記載の発明において、前記故障時制御手段に
おける制御軸の回転駆動制御において、前記電磁アクチ
ュエータに出力する駆動電流を正弦波入力に対し周波数
を最初は低くしその後次第に高くなるようにした。

【００１５】

【作用】本発明請求項１記載の内燃機関の可変動弁装置
における作動角センサ故障時処理装置では、上述のよう
に、故障検出手段で制御用作動角検出手段の故障が検出
された時は、故障時制御手段において、内燃機関運転状
態検出手段で検出された内燃機関の運転状態に関する所
定のパラメータにより決定される実作動角が故障時目標
作動角となるように制御軸を回転駆動制御するもので、
これにより、制御用作動角センサの故障時においても、
エンジン始動やアイドリング運転、退避走行が可能とな
る。

【００１６】請求項２記載の内燃機関の可変動弁装置に
おける作動角センサ故障時処理装置では、請求項１記載
の発明において、内燃機関の回転数と吸入空気量に基づ
いて実作動角が決定されるもので、これにより、ある程
度正確な実作動角が得られる。

【００１７】請求項３記載の内燃機関の可変動弁装置に
おける作動角センサ故障時処理装置では、請求項２記載
の発明において、内燃機関の回転数と吸入空気量からリ
フト量計算マップで機関弁のリフト量が求められ、この
リフト量に基づいて換算される制御軸の作動角が実作動
角として決定されるもので、このようにマップを用いる
ことにより、制御が簡略化される。

【００１８】請求項４記載の内燃機関の可変動弁装置に
おける作動角センサ故障時処理装置では、請求項１〜３
のいずれかに記載の発明において、前記故障時制御手段
における制御軸の回転駆動制御において、前記電磁アク
チュエータに出力する駆動電流が方形波入力に対し振り
幅が最初は大きくその後次第に小さくなるように制御さ
れるもので、これにより、フィードバック制御が行えな
い故障時処理制御においても、制御軸の実作動角を故障
時目標作動角に収束制御させることができる。

【００１９】請求項５記載の内燃機関の可変動弁装置に
おける作動角センサ故障時処理装置では、請求項１〜３
のいずれか記載の発明において、前記故障時制御手段に
おける制御軸の回転駆動制御において、前記電磁アクチ
ュエータに出力する駆動電流が正弦波入力に対し周波数
が最初は低くその後次第に高くなるように制御されるも
ので、これにより、フィードバック制御が行えない故障
時処理制御においても、制御軸の実作動角を故障時目標
作動角に収束制御させることができる。

【００２０】

【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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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１６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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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。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）１０２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１０７が介装されている。

【００４５】ところが、制御軸１６の作動角を検出する
作動角センサ１０２が万が一故障した場合、制御軸１６
の実作動角位置情報が得られなくなり、可変動弁制御が
行えない状態となり、そうなると、その時の制御軸１６
の停止位置によっては、エンジン始動やアイドリング運
転、退避走行を行うためのバルブリフト量が得られなく
なるという問題点があった。

【００４６】そこで、この発明の実施の形態１の可変動
弁装置では、制御用作動角センサ１０２の故障時におい
ても、エンジン始動やアイドリング運転、退避走行等を
可能にする故障時制御回路をコントロールユニットＣＰ
Ｕに備えている。

【００４７】次に、前記故障時制御回路の内容を図１０
〜１５に基づいて説明する。まず、図１０は主に故障時
処理制御の内容を示すシステムブロック図であり、この
図に示すように、前記コントロールユニットＣＰＵに
は、エンジンの回転数センサ１０６からのエンジン回転
数Ｎ信号、および、エアフローメータ１０４からの吸入
空気量Ｑ信号が入力され、両信号に基づいて、作動角セ
ンサ１０２の故障時処理制御が行われる。なお、制御用
作動角センサ１０２の故障判断は、作動角センサ１０２
出力電圧の低下等により行われる。

【００４８】次に、制御用作動角センサ１０２の故障
（異常）判断時における故障時処理制御の内容を、図１
１のブロック図に基づいて説明する。まず、Ａ１では、
吸気弁１２のリフト戻し操作が行われる。即ち、制御用
作動角センサ１０２の故障（異常）判断後、図１２の作
動角θ−トルクＴ特性に示すように、故障時における制
御軸１６の作動角が大作動角側にある場合を考慮し、ま
ず、同図（１）に示すように、負の最大トルク量（Ｔma
x ）を制御軸１６に与えることにより、一旦作動角をゼ
ロ付近にまで戻す処理を行う。

【００４９】続くＡ２では、種々のパラメータ（エンジ
ン回転数Ｎ，吸入空気量Ｑ）を用いて電磁アクチュエー
タ１０１に加えるトルクＴｍを推定する。即ち、その時
のエンジン回転数Ｎと吸入空気量Ｑから、図１３に示す
リフト量計算マップに基づいて吸気弁１２のリフト量
（実作動角）を見積ると共に、内燃機関運転状態から決
定される制御軸１６の目標作動角（作動角目標値）θｓ
に駆動するために必要な電磁アクチュエータ１０１のト
ルクＴｍを推定する。

【００５０】続くＡ３では、電磁アクチュエータ１０１
に対し、前記トルクＴｍに応じた駆動電流Ｉを出力する
ことにより、図１２の作動角θ−トルクＴ特性の（２）
に示すように、制御軸１６を目標作動角に駆動制御す
る。なお、目標トルクＴｍと駆動電流Ｉとの関係は次式
で表すことができる。 Ｔｍ＝Ｋｍ×Ｉ （Ｋｍ：モータトルク乗数）

【００５１】次に、電磁アクチュエータ１０１に対する
前記駆動電流Ｉの出力方法について説明する。即ち、こ
の故障時処理制御においては、制御用作動角センサ１０
２からの実作動角信号に基づくフィードバック制御が行
えないと共に、電磁アクチュエータ１０１を含めた制御
軸１６の駆動系にはは静摩擦および動摩擦があることか
ら、単に目標の駆動電流Ｉを出力しただけでは、制御軸
１６を目標作動角θｓまで回動させることができない。

【００５２】そこで、この発明の実施の形態１では、図
１４のタイムチャートに示すように、電磁アクチュエー
タ１０１に出力する駆動電流Ｉを、方形波入力に対し振
り幅が最初は大きくその後次第に小さくなるように制御
するもので、これにより、図１５のタイムチャートに示
すように、制御軸１６の作動角を目標作動角θｓ位置に
収束制御することができる。

【００５３】以上のように、この発明の実施の形態１で
は、制御用作動角センサ１０２の故障が検出された時
は、エンジンの回転数Ｎと吸入空気量Ｑから決定される
実作動角が故障時目標作動角となるように制御軸１６を
回転駆動制御するようにしたことで、制御用作動角セン
サ１０２の故障時においても、エンジン始動やアイドリ
ング運転、退避走行が可能になるという効果が得られ
る。

【００５４】また、上述のように、エンジンの回転数Ｎ
と吸入空気量Ｑから実作動作動角を求めることで、ある
程度正確な実作動角が得られるようになる。また、エン
ジンの回転数Ｎと吸入空気量Ｑから吸気弁１２のリフト
量をもとめるリフト量計算マップを備えたことで、制御
を簡略化することができるようになる。

【００５５】また、電磁アクチュエータ１０１に出力す
る駆動電流Ｉを方形波入力に対し振り幅を最初は大きく
しその後次第に小さくするようにしたことで、フィード
バック制御が行えない故障時処理制御においても、制御
軸１６の実作動角を故障時目標作動角θｓに収束制御さ
せることができるようになる。

【００５６】（発明の実施の形態２）次に、本発明の実
施の形態２の内燃機関の可変動弁装置における作動角セ
ンサ故障時処理装置について説明する。なお、この発明
の実施の形態２は、故障時処理制御における電磁アクチ
ュエータ１０１に対する駆動電流Ｉの出力方法の他の例
を示すもので、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、相違点についてのみ説明する。

【００５７】この発明の実施の形態２の故障時処理制御
においては、図１６のタイムチャートに示すように、電
磁アクチュエータ１０１に出力する駆動電流Ｉを、正弦
波入力に対し周波数が最初は低くその後次第に高くなる
ように制御するもので、これにより、図１７のタイムチ
ャートに示すように、制御軸１６の作動角を目標作動角
θｓ位置に収束制御することができる。

【００５８】以上のように、この発明の実施の形態２で
は、フィードバック制御が行えない故障時処理制御にお
いても、制御軸１６の実作動角を故障時目標作動角θｓ
に収束制御させることができるようになる。

【００５９】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。

【００６０】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。

【００６１】

【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記載の内燃機関の可変動弁装置における作動角
センサ故障時処理装置では、上述のように、前記制御用
作動角検出手段の故障を検出する故障検出手段と、内燃
機関の運転状態に関する所定のパラメータを検出する内
燃機関運転状態検出手段と、前記故障検出手段で前記制
御用作動角検出手段の故障が検出された時は、前記内燃
機関運転状態検出手段で検出された内燃機関の運転状態
に関する所定のパラメータにより決定される実作動角が
故障時目標作動角となるように制御軸を回転駆動制御す
る故障時制御手段と、を備えている手段としたことで、
制御用作動角センサの故障時においても、エンジン始動
やアイドリング運転、退避走行が可能になるという効果
が得られる。

【００６２】請求項２記載の内燃機関の可変動弁装置に
おける作動角センサ故障時処理装置では、請求項１記載
の発明において、前記内燃機関運転状態検出手段で検出
される所定のパラメータが、内燃機関の回転数と吸入空
気量である構成としたことで、ある程度正確な実作動角
が得られるようになる。

【００６３】請求項３記載の内燃機関の可変動弁装置に
おける作動角センサ故障時処理装置では、請求項２記載
の発明において、前記内燃機関の回転数と吸入空気量よ
り機関弁のリフト量が予め算出されたリフト計算マップ
を備え、前記内燃機関の回転数と吸入空気量から前記リ
フト量計算マップで求められた機関弁のリフト量に基づ
いて換算される制御軸の作動角を前記実作動角とするよ
うに構成されている手段としたことで、マップを用いる
ことにより制御を簡略化することが可能となる。

【００６４】請求項４記載の内燃機関の可変動弁装置に
おける作動角センサ故障時処理装置では、請求項１〜３
のいずれかに記載の発明において、前記故障時制御手段
における制御軸の回転駆動制御において、前記電磁アク
チュエータに出力する駆動電流を方形波入力に対し振り
幅を最初は大きくしその後次第に小さくするようにした
ことで、フィードバック制御が行えない故障時処理制御
においても、制御軸の実作動角を故障時目標作動角に収
束制御させることができるようになる。

【００６５】請求項５記載の内燃機関の可変動弁装置に
おける作動角センサ故障時処理装置では、請求項１〜３
のいずれか記載の発明において、前記故障時制御手段に
おける制御軸の回転駆動制御において、前記電磁アクチ
ュエータに出力する駆動電流を正弦波入力に対し周波数
を最初は低くしその後次第に高くなるようにしたこと
で、フィードバック制御が行えない故障時処理制御にお
いても、制御軸の実作動角を故障時目標作動角に収束制
御させることができるようになる。

【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作動角センサ故障時
制御回路の内容を示すシステムブロック図。

【図１１】上記可変動弁装置の作動角センサ故障時処理
制御の内容を示すブロック図。

【図１２】上記可変動弁装置の作動角−トルク特性図

【図１３】上記可変動弁装置の作動角センサ故障時処理
制御で用いられるリフト量計算マップ。

【図１４】上記可変動弁装置の作動角センサ故障時処理
制御における駆動電流の出力方法を示すタイムチャー
ト。

【図１５】上記可変動弁装置の作動角センサ故障時処理
制御における作動角制御状態を示すタイムチャート。

【図１６】本発明の実施の形態２の可変動弁装置の作動
角センサ故障時処理制御における駆動電流の出力方法を
示すタイムチャート。

【図１７】上記可変動弁装置の作動角センサ故障時処理
制御における作動角制御状態を示すタイムチャート。

【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（機関弁） 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，故障時制御
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） １０４ エアフローメータ（内燃機関運転状態検出手
段） １０６ エンジン回転数センサ（内燃機関運転状態検出
手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G084 BA23 CA01 CA02 CA05 DA09 DA30 EB08 EC05 EC07 FA07 FA20 FA33 FA38 3G092 AA11 DA01 DA05 DG08 DG09 EA01 EA02 EA22 EC09 FA31 FB02 FB05 GA01 GA04 HA01Z HA13X HA13Z HE01Z HE03Z HE08Z

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【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、 前記制御用作動角検出手段の故障を検出する故障検出手
   段と、 内燃機関の運転状態に関する所定のパラメータを検出す
   る内燃機関運転状態検出手段と、 前記故障検出手段で前記制御用作動角検出手段の故障が
   検出された時は、前記内燃機関運転状態検出手段で検出
   された内燃機関の運転状態に関する所定のパラメータに
   より決定される実作動角が故障時目標作動角となるよう
   に制御軸を回転駆動制御する故障時制御手段と、を備え
   ていることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置におけ
   る作動角センサ故障時処理装置。
2. 【請求項２】前記内燃機関運転状態検出手段で検出され
   る所定のパラメータが、内燃機関の回転数と吸入空気量
   であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の可変
   動弁装置における作動角センサ故障時処理装置。
3. 【請求項３】前記内燃機関の回転数と吸入空気量より機
   関弁のリフト量が予め算出されたリフト計算マップを備
   え、 前記内燃機関の回転数と吸入空気量から前記リフト量計
   算マップで求められた機関弁のリフト量に基づいて換算
   される制御軸の作動角を前記実作動角とするように構成
   されていることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の
   可変動弁装置における作動角センサ故障時処理装置。
4. 【請求項４】前記故障時制御手段における制御軸の回転
   駆動制御において、前記電磁アクチュエータに出力する
   駆動電流を方形波入力に対し振り幅を最初は大きくしそ
   の後次第に小さくするようにしたことを特徴とする請求
   項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の可変動弁装置に
   おける作動角センサ故障時処理装置。
5. 【請求項５】前記故障時制御手段における制御軸の回転
   駆動制御において、前記電磁アクチュエータに出力する
   駆動電流を正弦波入力に対し周波数を最初は低くしその
   後次第に高くなるようにしたことを特徴とする請求項１
   〜３のいずれかに記載の内燃機関の可変動弁装置におけ
   る作動角センサ故障時処理装置。