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

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以下であることを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以下であることを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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