JP2003293799A

JP2003293799A - 内燃機関のバルブタイミング制御装置

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Publication number: JP2003293799A
Application number: JP2002097254A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Yamaki; 利宏八巻; Kenji Abe; 賢治阿部; Hisao Sakai; 久夫酒井; Hidetaka Ozawa; 英隆小沢
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2002-03-29
Publication date: 2003-10-15
Also published as: EP1348836B1; DE60300834D1; US6705256B2; US20030183183A1; DE60300834T2; EP1348836A1

Abstract

(57)【要約】【課題】アクチュエータによるバルブの確実な保持
と、アクチュエータの効率的な作動による省電力化とを
両立させることができる内燃機関のバルブタイミング制
御装置を提供する。【解決手段】カムシャフト１０に設けられたカム１１
により開放されたバルブＩＶ１を一時的に保持すること
によって、バルブＩＶ１の閉弁タイミングを制御する内
燃機関３のバルブタイミング制御装置１であって、バル
ブＩＶ１を保持するためのアクチュエータ１７と、内燃
機関３の運転状態を検出する運転状態検出手段３０、２
と、内燃機関３の運転状態に応じて、アクチュエータ１
７を駆動する駆動信号の出力タイミングを設定する出力
タイミング設定手段２と、出力タイミングに基づいてア
クチュエータ１７に駆動信号を出力することによって、
アクチュエータ１７によるバルブＩＶ１の保持タイミン
グを制御する保持タイミング制御手段２と、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、カムシャフトに設
けられたカムにより開放されたバルブをアクチュエータ
で一時的に保持することによって、バルブの閉弁タイミ
ングを制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種のバルブタイミング制御装
置として、例えば特開昭６３−２８９２０８号公報に開
示されたものが知られている。このバルブタイミング制
御装置は、カムシャフトに設けられたカムにより、ロッ
カアームを介して機関弁を開閉するとともに、機関弁を
開弁位置に保持するための保持機構を備えている。この
保持機構は、シリンダヘッドに固定されたソレノイド
と、機関弁の弁軸に固定されたアーマチュアとから成る
電磁アクチュエータで構成されており、ソレノイドのコ
イルへの通電は、コントロールユニットによって制御さ
れる。アーマチュアは、機関弁がカムにより開弁位置に
駆動された状態で、ソレノイドに微小間隔を存して対向
するように配置されている。そして、エンジンの運転状
態に応じ、機関弁が開弁位置に達したときにソレノイド
に通電し、その吸引力をアーマチュアに及ぼすことによ
って、通電時間に応じた所定時間の間、機関弁を開弁位
置に保持し、それにより、機関弁の閉弁を遅らせること
で、閉弁タイミングを制御するようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来のバ
ルブタイミング制御装置では、保持指令を出力した時期
と実際に保持動作を行う時期との間に応答遅れが発生す
るため、機関弁を所望のタイミングで保持することが困
難である。特に、このバルブタイミング制御装置では、
機関弁がカムの駆動により開弁位置に達したときに電磁
アクチュエータを駆動するので、運転状態に変化が生じ
ると、電磁アクチュエータの応答が遅れることにより、
所定のタイミングで保持することができず、所望のバル
ブリフト曲線が得られなかったり、機構弁を保持できな
かったりするおそれがある。その場合には、燃焼状態が
悪化し、排気ガス特性に影響を及ぼす。特にまた、電磁
アクチュエータの場合には、ソレノイドの磁束の立ち上
がりに要する時間だけ、電磁アクチュエータの応答が遅
れる。また、磁束の立ち上がりは、その電源電圧が低い
ほど遅くなり、また、エンジン回転数が高いほど、機関
弁の動作速度に対して相対的に遅くなるので、機関弁を
保持できない可能性が高くなる。また、機関弁の保持機
構として、電磁アクチュエータに代えて油圧アクチュエ
ータを用いた場合には、油圧の立ち上がりは、油温が低
いほど遅くなる。また、エンジン回転数が高いほど、保
持機構の応答が遅くなるので、やはり機関弁を保持でき
ないおそれが高くなる。

【０００４】本発明は、このような課題を解決するため
になされたものであり、アクチュエータによってバルブ
を所定の保持タイミングで適切に保持することを目的と
する。特に、アクチュエータが電磁アクチュエータで構
成されている場合に、アクチュエータの効率的な作動に
よる省電力化を達成することができる内燃機関のバルブ
タイミング制御装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、請求項１に係る発明は、カムシャフト１０に設けら
れたカム（実施形態における（以下、本項において同
じ）吸気カム１１）により開放されたバルブ（第１吸気
弁ＩＶ１）を一時的に保持することによって、バルブの
閉弁タイミングを制御する内燃機関３のバルブタイミン
グ制御装置１であって、バルブを保持するためのアクチ
ュエータ（電磁アクチュエータ１７）と、アクチュエー
タの応答遅れを応答遅れ予測値（ｔＳｔａｒｔ）として
予測する応答遅れ予測手段（ＥＣＵ２、図６のステップ
１）と、予測された応答遅れ予測値に応じて、アクチュ
エータを駆動する駆動信号の出力タイミング（通電開始
時間ｏｎＴｉｍｅ）を設定する出力タイミング設定手段
（ＥＣＵ２、図６のステップ２）と、設定された出力タ
イミングに基づいてアクチュエータに駆動信号を出力す
ることによって、アクチュエータによるバルブの保持タ
イミングを制御する保持タイミング制御手段（ＥＣＵ
２）と、を備えることを特徴とする。

【０００６】この内燃機関のバルブタイミング制御装置
によれば、アクチュエータの応答遅れを応答遅れ予測値
として予測し、得られた応答遅れ予測値に応じて、バル
ブを保持するアクチュエータの駆動信号の出力タイミン
グを設定するとともに、設定された出力タイミングに基
づいてアクチュエータへ駆動信号を出力することによっ
て、アクチュエータによるバルブの保持タイミングを制
御する。したがって、予測されたアクチュエータの応答
遅れに応じた適切なタイミングで、アクチュエータの作
動を開始させることができるので、アクチュエータの応
答遅れを補償しながら、またアクチュエータを効率的に
作動させながら、バルブを所定の保持タイミングで適切
に保持することができる。

【０００７】請求項２に係る発明は、請求項１のバルブ
タイミング制御装置において、内燃機関３の運転状態を
検出する運転状態検出手段（クランク角センサ３０、Ｅ
ＣＵ２）をさらに備え、応答遅れ予測手段は、検出され
た内燃機関３の運転状態に応じて、アクチュエータの応
答遅れを予測する（図６のステップ１）ことを特徴とす
る。

【０００８】この内燃機関のバルブタイミング制御装置
によれば、検出された内燃機関の運転状態に応じて、ア
クチュエータの応答遅れを適切に予測できる。したがっ
て、内燃機関の実際の運転状態に応じた適切なタイミン
グで、アクチュエータの作動を開始させることができる
ので、アクチュエータの作動遅れを生じることなく、ア
クチュエータを効率的に作動させながら、バルブを所定
の保持タイミングで適切に保持することができる。

【０００９】請求項３に係る発明は、請求項２のバルブ
タイミング制御装置において、運転状態検出手段は、内
燃機関３の運転状態として内燃機関３の回転数Ｎｅを検
出する回転数検出手段（クランク角センサ３０、ＥＣＵ
２）を有し、応答遅れ予測手段は、検出された内燃機関
３の回転数Ｎｅが高いほど、応答遅れ予測値をより大き
な値に設定する（図６のステップ１、図７）ことを特徴
とする。

【００１０】この構成によれば、内燃機関の回転数が高
いほど、アクチュエータの作動をより早く開始させるの
で、高回転状態においても、バルブの速い動作速度に対
してアクチュエータの相対的な作動遅れを生じることな
く、バルブをより適切に保持することができる。

【００１１】また、請求項４に係る発明は、請求項１な
いし３のいずれかのバルブタイミング制御装置におい
て、アクチュエータの駆動源（電源２８）の状態（電圧
ＶＢ）を検出する駆動源状態検出手段（電圧センサ３
２）をさらに備え、応答遅れ予測手段は、検出された駆
動源の状態に応じて、アクチュエータの応答遅れを予測
する（図６のステップ１）ことを特徴とする。

【００１２】前述したように、アクチュエータが電磁ア
クチュエータの場合には、その電磁石の磁束の立ち上が
りが電源の電圧によって変化し、油圧アクチュエータの
場合には、油圧の立ち上がりが油圧源の油温によって変
化するというように、アクチュエータの立ち上がりは、
その駆動源の状態に応じて変化する。したがって、本発
明によれば、検出された駆動源の状態に応じて、アクチ
ュエータの応答遅れを予測することによって、駆動源の
実際の状態に応じた適切なタイミングで、アクチュエー
タの作動を開始させることができる。

【００１３】請求項５に係る発明は、請求項４のバルブ
タイミング制御装置において、アクチュエータが電磁ア
クチュエータ１７で構成され、駆動源状態検出手段は、
駆動源の状態として電磁アクチュエータ１７の電源２８
の電圧ＶＢを検出する電源電圧検出手段（電圧センサ３
２）を有し、応答遅れ予測手段は、検出された電源の電
圧が低いほど、応答遅れ予測値をより大きな値に設定す
る（図６のステップ１、図７）ことを特徴とする。

【００１４】この構成では、アクチュエータが電磁アク
チュエータの場合において、その電源の電圧が低いほ
ど、電磁アクチュエータの作動をより早く開始させるの
で、電源の電圧が低い状態でも、電磁アクチュエータの
作動遅れを生じることなく、バルブを所定の保持タイミ
ングで適切に保持することができる。

【００１５】また、請求項６に係る発明は、請求項５の
バルブタイミング制御装置において、電磁アクチュエー
タ１７は、バルブがカムにより開放側にリフトする際に
バルブに追随して移動するアーマチュア２４と、アーマ
チュア２４が近接した状態で、駆動信号として電源２８
から通電される電力で励磁されることにより、アーマチ
ュア２４を吸着することによって、バルブを保持させる
電磁石２３と、を有しており、保持タイミング制御手段
は、電磁石２３に通電される電力を、バルブの保持前に
は定電圧で制御する（図１２のステップ２３、２４）と
ともに、バルブの保持後には定電流で制御する（図１２
のステップ２７、２８）ことを特徴とする。

【００１６】本発明は、次の趣旨に基づくものである。
すなわち、バルブをカムで開放側に駆動する際、摩擦抵
抗や摩耗粉の噛み込みなどの外乱により、バルブの変位
速度が遅くなることによって、リフト減少が発生し、所
定のリフトタイミングが得られない場合がある。一方、
上記の構成では、開放時にバルブに追随するアーマチュ
アを電磁石に吸着させることによってバルブを保持する
構成であるため、保持を行うタイミングにおいて、アー
マチュアが電磁石に近接している必要がある。したがっ
て、上記のような外乱によるリフト減少が発生すると、
保持タイミングにおいてアーマチュアが電磁石から離れ
すぎた状態になることで、電磁石を励磁してもアーマチ
ュアを吸着できず、バルブの保持ミス（脱調）に至るお
それがある。

【００１７】一方、電磁石のコイルのインダクタンスＬ
は、Ｌ＝Ｎ・Δφ／Δｉ（Ｎ：コイルの巻数、φ：磁
束、ｉ：電流）で表されることから、アーマチュアと電
磁石との距離が小さいほど大きい。また、コイルに流れ
る電流ｉは、ｉ＝Ｅ／Ｒ（１−ｅｘｐ（−Ｒ／Ｌ・
ｔ））（Ｅ：電源電圧、Ｒ：コイルの抵抗）で表され、
最終的にＥ／Ｒに収束するとともに、収束までの時間
は、インダクタンスＬが大きいほど長い。

【００１８】以上の関係から、外乱によるリフト減少が
発生すると、通常時と比較して、アーマチュアと電磁石
との距離が大きくなることで、インダクタンスＬの増大
割合が小さくなり、それに伴い、電流ｉの収束時間が短
くなることで、電流ｉが流れやすくなり、電磁石に流れ
る電流ｉが増大する。その結果、通常時よりも大きな吸
引力が作用するので、アーマチュアと電磁石が多少離れ
ていても、アーマチュアを吸着することが可能になる。

【００１９】したがって、本発明のように、バルブの保
持前においては、電磁石への通電を定電圧で制御するこ
とによって、外乱によるリフト減少が発生した場合に、
流れやすくなる電流ｉの増大を許容することができる。
その結果、電磁石の吸引力が増大するので、アーマチュ
アが多少離れていても、これを吸着でき、バルブを確実
に保持することができる。このように、バルブの保持前
では、定電圧制御により過励磁電流を供給することで、
外乱に対するタフネスをもたせることによって、バルブ
をより適切に保持できる。これに対して、仮に、バルブ
の保持前に定電流制御を行った場合には、一定値以上の
電流が流れないように制限されるため、外乱によるリフ
ト減少の発生によって、アーマチュアと電磁石が所定距
離内に近接しない場合には、保持ミスが生じるおそれが
ある。

【００２０】また、バルブが一旦、保持された後には、
アーマチュアが電磁石に吸着され、両者間の距離が一定
になるので、本発明のように、電磁石への通電を定電流
（保持電流）で制御することによって、バルブを確実に
保持し続けることができるとともに、消費電力を抑制す
ることができる。

【００２１】さらに、請求項７に係る発明は、請求項１
ないし６のいずれかのバルブタイミング制御装置におい
て、応答遅れ予測手段は、応答遅れ予測値として、アク
チュエータへの駆動信号の出力開始オフセット時間（通
電開始オフセット時間ｔＳｔａｒｔ）を算出し（図６の
ステップ１）、出力タイミング設定手段は、所定の基準
クランク角度位置（通電開始基準ステージｏｎＳｔａｇ
ｅｒｅｆ）から出力開始オフセット時間だけ遡った時刻
（通電開始時間ｏｎＴｉｍｅ）を計時し、アクチュエー
タへの駆動信号の出力を開始させる出力開始タイマ（通
電開始タイマｔｉｍｅｒ１）を有することを特徴とす
る。

【００２２】この構成によれば、アクチュエータの応答
遅れ予測値として出力開始オフセット時間を算出すると
ともに、所定の基準クランク角度位置を基準とし、そこ
から出力開始オフセット時間だけ溯った時刻を出力開始
タイマで計時し、アクチュエータへの駆動信号の出力を
開始する。したがって、カムの回転に同期させながら、
適切なタイミングで精度良く駆動信号の出力を開始でき
るとともに、基準クランク角度位置までに保持動作を適
切に完了させることができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明の実施形態について説明する。図１は、本発明を適用
したバルブタイミング制御装置を含む内燃機関の概略構
成を示している。この内燃機関（以下「エンジン」とい
う）３は、図示しない車両に搭載された直列４気筒ＤＯ
ＨＣ型のガソリンエンジンである。各気筒４には、第１
および第２の吸気弁ＩＶ１、ＩＶ２と、第１および第２
の排気弁ＥＶ１、ＥＶ２が設けられ（図２参照）、ま
た、吸気ポート３ａに燃料を噴射するインジェクタ５、
および混合気の点火を行う点火プラグ６が設けられてい
る。

【００２４】図３に第１吸気弁ＩＶ１の例を示すよう
に、吸気弁ＩＶ１、ＩＶ２は、エンジン３の吸気ポート
３ａを閉鎖する閉弁位置（同図に示す位置）と、燃焼室
３ｂ内に突出し、吸気ポート３ａを開放する開弁位置
（図示せず）との間で移動自在に設けられており、バル
ブスプリング３ｃによって閉弁位置側に付勢されてい
る。また、両吸気弁ＩＶ１、ＩＶ２は、カム式動弁機構
７によって駆動されるとともに、第１吸気弁ＩＶ１の閉
弁タイミングは、本発明に係るバルブタイミング制御装
置１によって可変制御される。

【００２５】カム式動弁機構７は、カムシャフト１０
と、カムシャフト１０に一体に設けられた吸気カム１１
（カム）と、吸気カム１１により駆動され、カムシャフ
ト１０の回転運動を吸気弁ＩＶ１、ＩＶ２の往復運動に
変換するための回動自在のロッカアーム１２などで構成
されている。カムシャフト１０は、従動スプロケットお
よびタイミングチェーン（ともに図示せず）を介して、
エンジン３のクランクシャフト（図示せず）に連結され
ており、クランクシャフトに同期して、その２回転あた
り１回転の割合で回転駆動される。

【００２６】また、このカム式動弁機構７は、吸気カム
１１のカムプロフィールを切換できるように構成されて
おり、具体的には次のように構成されている。すなわ
ち、吸気カム１１は、カムシャフト１０に順に配置され
た、低速カム１１ａ、それよりも高いカムプロフィール
を有する高速カム（図示せず）、および非常に低いカム
山を有する休止カム（図示せず）で構成されている。ロ
ッカアーム１２は、低速カム１１ａ、高速カムおよび休
止カムにそれぞれ対応して配置された低速ロッカアーム
１２ａ、高速ロッカアームおよび休止ロッカアーム（と
もに図示せず）で構成されている。これらのロッカアー
ムは、一端部がロッカシャフト１４に回動自在に取り付
けられており、低速ロッカアーム１２ａおよび休止ロッ
カアームは、第１吸気弁ＩＶ１および第２吸気弁ＩＶ２
の上端にそれぞれ当接している。また、低速ロッカアー
ム１２ａおよび休止ロッカアームと高速ロッカアームと
の間は、油圧切換機構（図示せず）によって連結・遮断
状態に切り換えられるようになっており、この油圧切換
機構の動作はＥＣＵ２（図１参照）によって制御され
る。

【００２７】以上の構成により、これらの３つのロッカ
アームは、油圧切換機構による遮断状態では、互いに遮
断され、独立して回動可能である。その結果、カムシャ
フト１０の回転に伴い、低速ロッカアーム１２ａが低速
カム１１ａで駆動されることによって、第１吸気弁ＩＶ
１は、低速カム１１ａのカムプロフィールに従った低速
バルブタイミングで開閉され、例えば、図５のリフト曲
線ＶＬで示すように、吸気行程前のＴＤＣの少し前で開
弁し始めるとともに、圧縮行程前のＢＤＣの少し後で閉
弁を終了する。一方、休止ロッカアームが休止カムで駆
動されることによって、第２吸気弁ＩＶ２は、休止カム
のカムプロフィールに従った微小リフト量による休止バ
ルブタイミングで開閉され、例えば図５に示すように、
吸気行程の終期に微小リフト量で開弁する。以上のよう
な両吸気弁ＩＶ１、ＩＶ２の動作モードでは、気筒４内
に第１吸気弁ＩＶ１から第２吸気弁ＩＶ２に向かって流
れるスワールが発生することで、リーンな混合気でも安
定した燃焼状態が確保される。

【００２８】一方、油圧切換機構による連結状態では、
低速ロッカアーム１２ａおよび休止ロッカアームが高速
ロッカアームと連結され（図示せず）、三者が一体とな
って回動する。その結果、カムシャフト１０の回転に伴
い、低速ロッカアーム１２ａおよび休止ロッカアーム
が、高速ロッカアームを介して、カム山が最も高い高速
カムで駆動されることにより、第１および第２吸気弁Ｉ
Ｖ１、ＩＶ２はいずれも、高速カムのカムプロフィール
に従った高速バルブタイミングで開閉される。この動作
モードでは、第１および第２吸気弁ＩＶ１、ＩＶ２がい
ずれも大きなリフト量で開閉され、吸入空気量が増大す
ることで、より大きな出力が得られる。

【００２９】また、図示しないが、第１および第２排気
弁ＥＶ１、ＥＶ２を駆動する排気側のカム式動弁機構
は、排気カムシャフト、これに一体に設けられた排気カ
ム、および排気ロッカアームなどで構成されている。し
たがって、両排気弁ＥＶ１、ＥＶ２は、排気カムのカム
プロフィールに従ったリフト量および開閉タイミングで
開閉され、例えば、図５に示すように、排気行程前のＢ
ＤＣの少し前のクランク角度位置で開弁し始め、吸気行
程前のＴＤＣの少し後で閉弁を終了する。

【００３０】図３に示すように、バルブタイミング制御
装置１は、低速ロッカアーム１２ａに隣接し、ロッカシ
ャフト１４に回動自在に取り付けられた、後述する電磁
アクチュエータ１７用のロッカアーム（以下「ＥＭＡ用
ロッカアーム」という）１５と、このＥＭＡ用ロッカア
ーム１５と低速ロッカアーム１２ａとの間の連結・遮断
を油圧により切り換えるＥＭＡ用油圧切換機構１６と、
ＥＭＡ用ロッカアーム１５および低速ロッカアーム１２
ａを介して、開弁した第１吸気弁ＩＶ１を係止し、保持
するアクチュエータとしての電磁アクチュエータ（以下
「ＥＭＡ」という）１７と、ＥＭＡ用油圧切換機構１６
およびＥＭＡ１７の動作を制御するＥＣＵ２と、ＥＭＡ
１７の作動に伴う第１吸気弁ＩＶ１への衝撃を緩和する
ための油圧緩衝機構１８と、ＥＭＡ用ロッカアーム１５
を、低速ロッカアーム１２ａとの遮断時に所定角度位置
に保持するためのロストモーションスプリング１９など
で構成されている。

【００３１】ＥＭＡ用ロッカアーム１５および低速ロッ
カアーム１２ａは、ＥＭＡ用油圧切換機構１６による遮
断状態では、互いに遮断され、独立して回動可能である
一方、ＥＭＡ用油圧切換機構１６による連結状態では、
互いに連結され、一体となって回動する。

【００３２】図４に示すように、ＥＭＡ１７は、ケーシ
ング２０と、ケーシング２０内の下部に収容されたヨー
ク２１およびコイル２２から成る電磁石２３と、その上
側に収容されたアーマチュア２４と、アーマチュア２４
に一体に設けられ、電磁石２３およびケーシング２０を
貫通して、ＥＭＡ用ロッカアーム１５の付近まで下方に
延びるストッパロッド２５と、アーマチュア２４をＥＭ
Ａ用ロッカアーム１５に追従するように下方に付勢する
追従コイルばね２６で構成されている。

【００３３】電磁石２３のコイル２２は、通電スイッチ
２７（図１参照）を介してＥＣＵ２に接続されており、
ＥＭＡ１７の動作は、ＥＣＵ２により、電源２８からコ
イル２２への通電を制御することによって、制御され
る。この通電制御は、ＥＣＵ２により、定電圧制御と定
電流制御に切り換えて行うことが可能である。また、ヨ
ーク２１とアーマチュア２４との間の間隔は、第１吸気
弁ＩＶ１が最大リフト量ＶＬＭＡＸ直前の所定リフト量
ＶＬＬ（例えばＶＬＭＡＸの手前０．３ｍｍ）に達した
ときに、アーマチュア２４がヨーク２１に着座するよう
に設定されている。さらに、アーマチュア２４を下方に
付勢する追従コイルばね２６のばね力は、ＥＭＡ用ロッ
カアーム１５を上方に付勢するロストモーションスプリ
ング１９よりも小さな値に設定されている。

【００３４】ここで、上記構成のバルブタイミング制御
装置１による第１吸気弁ＩＶ１の開閉動作を、図５を参
照しながら説明する。まず、ＥＭＡ用油圧切換機構１６
による遮断状態では、低速ロッカアーム１２ａがＥＭＡ
用ロッカアーム２６に対して遮断されていることによっ
て、第１吸気弁ＩＶ１は、ＥＭＡ１７の動作とは無関係
に、カム式動弁機構７のみによって駆動される。その結
果、第１吸気弁ＩＶ１は、低速バルブタイミングの場合
には、吸気行程前のＴＤＣの少し前で開弁し始め、ＴＤ
Ｃ後９０°で最大リフト量ＶＬＭＡＸに達し、圧縮行程
前のＢＤＣの少し後で閉弁を終了する。また、ＥＭＡ用
ロッカアーム１５は、その遮断状態では、追従コイルば
ね２６のばね力に打ち勝つロストモーションスプリング
１９のばね力によって、上方に付勢され、低速ロッカア
ーム１２ａとの連結が可能な所定角度位置に維持されて
いる。

【００３５】一方、ＥＣＵ２に設定されている運転条件
が満たされると、その運転状態に最適な第１吸気弁ＩＶ
１の閉弁タイミングを得るために、バルブタイミング制
御装置１が駆動される。その場合には、まずＥＭＡ用油
圧切換機構１６によって、ＥＭＡ用ロッカアーム１５が
低速ロッカアーム１２ａに連結される。この状態で、吸
気カム１１による開閉動作が開始されると、第１吸気弁
ＩＶ１のリフト方向においては、ＥＭＡ用ロッカアーム
１５は、吸気カム１１によりロストモーションスプリン
グ１９の付勢力に抗して下方に駆動され、それに伴い、
アーマチュア２４およびストッパロッド２５は、追従コ
イルばね２６のばね力によって、ＥＭＡ用ロッカアーム
１５に追従してリフトする。また、これと並行して、後
述するようにして、電磁石２３のコイル２２への通電が
開始（ＯＮ）され、電磁石２３が励磁される。そして、
第１吸気弁ＩＶ１が最大リフト量ＶＬＭＡＸ直前の前述
した所定リフト量ＶＬＬに達したときに、アーマチュア
２４がヨーク２１に着座する（図５のＣＲＫ１）。

【００３６】このアーマチュア２４の着座後、ＥＭＡ用
ロッカアーム１５は、ストッパロッド２５から離れ、第
１吸気弁ＩＶ１は、低速カム１１ａのカムプロフィール
に従ってリフトする。そして、第１吸気弁ＩＶ１が最大
リフト量ＶＬＭＡＸを経て、所定リフト量ＶＬＬに戻
り、ＥＭＡ用ロッカアーム１５がストッパロッド２５に
再び当接する（ＣＲＫ３）までの間に、電磁石２３の吸
引力によるアーマチュア２４の保持状態が確立される
（ＣＲＫ２）。これにより、アーマチュア２４は、第１
吸気弁ＩＶ１のバルブスプリング３ｃに打ち勝つ電磁石
２３による吸引力によって、ヨーク２１への着座状態を
維持する。その結果、第１吸気弁ＩＶ１は、低速ロッカ
アーム１２ａおよびＥＭＡ用ロッカアーム１５を介し
て、ストッパロッド２５により係止され、所定リフト量
（以下「保持リフト量」という）ＶＬＬで開弁状態に保
持される。

【００３７】その後は、電磁石２３への通電が停止（Ｏ
ＦＦ）されるまで、第１吸気弁ＩＶ１のリフト量ＶＬは
保持リフト量ＶＬＬに保持され、低速カム１１ａは低速
ロッカアーム１２ａから離れ、空転する。そして、電磁
石２３への通電がＯＦＦされると（ＣＲＫ４）、アーマ
チュア２４に作用する吸引力が小さくなり、バルブスプ
リング３ｃのばね力がこれに打ち勝つことにより、アー
マチュア２４がヨーク２１から離れることで、ＥＭＡ１
７による第１吸気弁ＩＶ１の保持が解除される（ＣＲＫ
５）。その後、第１吸気弁ＩＶ１は、バルブスプリング
３ｃのばね力により、例えばバルブリフト曲線ＶＬＤＬ
Ｙ１に沿って、閉弁位置に向かって移動する。そして、
閉弁位置の少し手前のクランク角度位置（ＣＲＫ６）
で、油圧緩衝機構１８が作用し始めることで、第１吸気
弁ＩＶ１は減速され、緩衝された状態で、最終的に閉弁
位置に達する（ＣＲＫ７）。

【００３８】なお、上記のバルブリフト曲線ＶＬＤＬＹ
１は、電磁石２３への通電が最も遅くＯＦＦされた場合
を表し、図５中のバルブリフト曲線ＶＬＤＬＹ２は、通
電が最も早くＯＦＦされた場合を表している。すなわ
ち、両バルブリフト曲線ＶＬＤＬＹ１、２で囲まれたハ
ッチング領域が、バルブタイミング制御装置１により遅
閉じ制御可能な第１吸気弁ＩＶ１の閉弁タイミング領域
（以下「自在ＶＴ領域」という）を表す。以上のよう
に、ＥＭＡ１７を作動させることによって、吸気カム１
１で駆動する場合よりも、第１吸気弁ＩＶ１を遅閉じさ
せることができるとともに、電磁石２３への通電ＯＦＦ
のタイミングを制御することによって、第１吸気弁ＩＶ
Ｉの閉弁タイミングを、この自在ＶＴ領域内の任意のタ
イミングで制御することが可能である。

【００３９】油圧緩衝機構１８は、ＥＭＡ１７による保
持が解除された後に第１吸気弁ＩＶ１が閉弁する際の衝
撃を緩和するためのものである。図３および図４に示す
ように、油圧緩衝機構１８は、油室１８ｂを形成したケ
ーシング１８ａと、油室１８ｂ内に水平方向に摺動自在
に設けられ、一端部がケーシング１８ａから突出するピ
ストン１８ｃと、油室１８ｂ内に設けられ、ピストン１
８ｃと反対側にポート１８ｅを形成した弁室１８ｄと、
弁室１８ｄ内に収容され、ポート１８ｅを開閉するボー
ル１８ｆと、このボール１８ｆとピストン１８ｃとの間
に配置され、ピストン１８ｃを外方に付勢するコイルば
ね１８ｇで構成されている。ピストン１８ｃは、ＥＭＡ
用ロッカアーム１５の、ＥＭＡ１７のストッパロッド２
５が当接する部分と反対側の上方に延びる部分に当接し
ている。

【００４０】以上の構成により、この油圧緩衝機構１８
は、第１吸気弁ＩＶ１が閉弁しているときには、図３に
示す状態にあり、すなわち、ＥＭＡ用ロッカアーム１５
が同図の反時計方向に回動していることで、ピストン１
８ｃは左方に位置し、コイルばね１８ｇは圧縮され、ボ
ール１８ｆはポート１８ｅを閉鎖している。この状態か
ら、第１吸気弁ＩＶ１が開弁方向に移動すると、それに
伴い、ＥＭＡ用ロッカアーム１５が時計方向に回動する
ことで、ピストン１８ｃが右方にスライドし、それに応
じて、ボール１８ｆはポート１８ｅを開放し、弁室１８
ｄの中にオイルが充填され、コイルばね１８ｇは伸長す
る。そして、ＥＭＡ１７による保持が解除された後、第
１吸気弁ＩＶ１が閉弁方向に移動する際に、反時計方向
に回動するＥＭＡ用ロッカアーム１５がコイルばね１８
ｇの付勢力および油圧で制動されることによって、第１
吸気弁ＩＶ１への衝撃が緩和される。

【００４１】一方、クランクシャフトの周囲には、クラ
ンク角センサ３０（運転状態検出手段、回転数検出手
段）が設けられている。このクランク角センサ３０は、
クランクシャフトの回転に伴い、パルス信号であるＣＹ
Ｌ信号、ＴＤＣ信号およびＣＲＫ信号を、それぞれの所
定クランク角度位置で発生し、ＥＣＵ２に出力する。Ｃ
ＹＬ信号は、特定の気筒４の所定クランク角度位置で発
生される。ＴＤＣ信号は、各気筒４のピストン（図示せ
ず）が吸気行程開始時のＴＤＣ（上死点）付近の所定ク
ランク角度位置にあることを表す信号であり、４気筒タ
イプの本例では、クランク角１８０゜ごとに１パルスが
出力される。また、ＣＲＫ信号は、ＴＤＣ信号よりも短
い所定のクランク角度の周期（例えば３０゜ごと）で発
生される。

【００４２】ＥＣＵ２は、これらのＣＹＬ信号、ＴＤＣ
信号およびＣＲＫ信号に基づき、気筒４ごとに、基準ク
ランク角度位置からのクランク角度位置を表すバルブス
テージｖｌｖＳｔａｇｅを算出する。具体的には、圧縮
行程終了時のＴＤＣ位置でＣＲＫ信号が発生したときの
バルブステージｖｌｖＳｔａｇｅを＃０ステージとし、
以降、ＣＲＫ信号が発生するごと（３０゜ごと）に、バ
ルブステージｖｌｖＳｔａｇｅを、＃１ステージ、＃２
ステージ、…、＃２３ステージに順次、シフトする。ま
た、ＥＣＵ２は、ＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回
転数（以下「エンジン回転数」という）Ｎｅを算出す
る。

【００４３】また、ＥＣＵ２には、バルブタイミングセ
ンサ３１から、第１吸気弁ＩＶ１の開閉状態を表す検出
信号ＶＬＶＯＮＯＦＦが入力される。このバルブタイミ
ングセンサ３１は、本実施形態では近接スイッチで構成
されており、第１吸気弁ＩＶ１がその全閉位置の手前１
ｍｍ以内にあるときに閉弁状態を表すＯＦＦ信号を、そ
れよりもリフト量が大きいときに開弁状態を表すＯＮ信
号を出力する。このため、本実施形態では、第１吸気弁
ＩＶ１のリフト量ＶＬが全閉位置から１ｍｍ（以下「１
ｍｍリフト」という）になった時点を、第１吸気弁ＩＶ
１の「閉弁」と定義している。

【００４４】ＥＣＵ２にはさらに、電圧センサ３２（駆
動源状態検出手段、電源電圧検出手段）から、ＥＭＡ１
７の電源２８（駆動源）の電圧（以下「電源電圧」とい
う）ＶＢを表す検出信号が、アクセル開度センサ３３か
ら、アクセルペダル（図示せず）の踏込み量であるアク
セル開度ＡＣＣを表す検出信号が、油温センサ３４およ
び油圧センサ３５から、油圧緩衝機構１８の作動油の油
温Ｔｏｉｌおよび油圧Ｐｏｉｌを表す検出信号が、それ
ぞれ入力される。

【００４５】ＥＣＵ２は、本実施形態において、応答遅
れ予測手段、出力タイミング設定手段、保持タイミング
制御手段、運転状態検出手段、および回転数検出手段を
構成するものであり、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよび入
出力インターフェース（いずれも図示せず）などから成
るマイクロコンピュータで構成されている。前述したセ
ンサ３０〜３５の検出信号はそれぞれ、入力インターフ
ェースでＡ／Ｄ変換や整形がなされた後、ＣＰＵに入力
される。ＣＰＵは、これらの入力信号に応じ、ＲＯＭに
記憶された制御プログラムなどに従って、エンジン３の
運転状態を判別するとともに、運転状態に最適な第１吸
気弁ＩＶ１の目標閉弁タイミングＶＬＣＭＤを、例えば
エンジン回転数Ｎｅおよびアクセル開度ＡＣＣに応じて
設定する。また、ＣＰＵは、この目標閉弁タイミングＶ
ＬＣＭＤが得られるよう、ＥＭＡ１７の通電制御を以下
のように実行する。

【００４６】図６は、通電開始時間を決定する処理を示
すフローチャートである。本処理ではまず、ステップ１
（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、エンジン回転
数Ｎｅおよび電源電圧ＶＢに応じ、図７に示すマップを
検索することによって、通電開始オフセット時間ｔＳｔ
ａｒｔ（応答遅れ予測値、出力開始オフセット時間）を
決定する。図１３に示すように、この通電開始オフセッ
ト時間ｔＳｔａｒｔは、所定の基準クランク角度位置と
しての通電開始基準ステージｏｎＳｔａｇｅｒｅｆ（例
えば＃１５ステージ）（時刻ｔ３）から通電開始タイミ
ング（時刻ｔ２）まで溯った時間に相当し、したがっ
て、その値が大きいほど、通電開始タイミングが早いこ
とを表す。また、この通電開始基準ステージｏｎＳｔａ
ｇｅｒｅｆは、第１吸気弁ＩＶ１が最大リフト量ＶＬＭ
ＡＸに達するクランク角度位置に相当する（図１３参
照）。

【００４７】図７のマップでは、エンジン回転数Ｎｅお
よび電源電圧ＶＢに対して、ｍ×ｎ個のｔＳｔａｒｔ値
が設定されており、通電開始オフセット時間ｔＳｔａｒ
ｔは、Ｎｅ値が大きいほど、またＶＢ値が小さいほど、
より大きな値に設定されている。これは、エンジン回転
数Ｎｅが高いほど、吸気カム１１の回転速度が速くな
り、これに伴い、吸気カム１１に同期して移動するアー
マチュア２４とヨーク２１とのギャップの変化速度も速
くなるので、これに対して、電磁石２３の磁束および吸
引力の立ち上がりが遅れないよう、通電をより早く開始
するためである。また、電源電圧ＶＢが低いほど、電磁
石２３の磁束および吸引力の立ち上がりが遅れるので、
通電をより早く開始するためである。したがって、上記
のようなマップの設定によって、通電開始オフセット時
間ｔＳｔａｒｔを、エンジン回転数Ｎｅおよび電源電圧
ＶＢに応じた最適値に設定でき、消費電力を最小に抑制
できるとともに、電磁石２３の吸引力の立ち上がり遅れ
によるアーマチュア２４の保持不能状態（以下「脱調」
という）を適切に回避でき、ＥＭＡ１７による第１吸気
弁ＩＶ１の保持動作を安定して確保することができる。

【００４８】図６に戻り、ステップ２では、ステップ１
で算出した通電開始オフセット時間ｔＳｔａｒｔを用
い、通電開始基準ステージｏｎＳｔａｇｅｒｅｆおよび
バルブステージ周期に基づいて、通電開始ステージｏｎ
Ｓｔａｇｅおよび通電開始時間ｏｎＴｉｍｅ（出力タイ
ミング）を求め、本処理を終了する。図１３に示すよう
に、この通電開始ステージｏｎＳｔａｇｅは、通電を開
始すべきバルブステージｖｌｖＳｔａｇｅを表し、通電
開始時間ｏｎＴｉｍｅは、通電開始ステージｏｎＳｔａ
ｇｅへの移行時から、通電が実際に開始されるまでの時
間を表す。

【００４９】図８は、無効時間および通電終了時間を決
定する処理を示すフローチャートである。この無効時間
Ｔｉｎｖは、通電終了から第１吸気弁ＩＶ１が実際に閉
じる（１ｍｍリフトになる）までに要する時間である。
図１３に示すように、設定した目標閉弁タイミングＶＬ
ＣＭＤ（時刻ｔ７）から無効時間Ｔｉｎｖだけ溯った時
点（時刻ｔ６）で、通電が終了される。

【００５０】本処理ではまず、電源電圧ＶＢに応じ、図
９に示すテーブルを検索することによって、無効時間Ｔ
ｉｎｖの基本時間Ｔｉｎｖｖを求める（ステップ１
１）。このテーブルでは、電源電圧ＶＢの所定の６つの
格子点ＶＢ１〜ＶＢ６に対して、所定値Ｔｉｎｖｖ１〜
Ｔｉｎｖｖ６がそれぞれ設定されており、基本時間Ｔｉ
ｎｖｖは、電源電圧ＶＢが低いほど、より大きな値に設
定されている。これは、電源電圧ＶＢが低いほど、電磁
石２３の磁束および吸引力の立ち下がりが遅れることか
ら、第１吸気弁ＩＶ１の閉弁がより遅くなるためであ
る。

【００５１】次いで、油温センサ３４で検出された油圧
緩衝機構１８の油温Ｔｏｉｌに応じ、図１０に示すテー
ブルを検索することによって、無効時間Ｔｉｎｖの油温
補正値Ｔｉｎｖｔｏｉｌを求める（ステップ１２）。こ
のテーブルでは、油温補正値Ｔｉｎｖｔｏｉｌは、所定
の基準油温Ｔｏｉｌｒｅｆ（例えば５０℃）を基準と
し、油温Ｔｏｉｌがこの基準油温Ｔｏｉｌｒｅｆ以上の
ときには値０に設定され、油温Ｔｏｉｌが基準油温Ｔｏ
ｉｌｒｅｆよりも低いときに、Ｔｏｉｌ値が低いほど、
より大きな正の値に設定されている。これは、油温Ｔｏ
ｉｌが低いほど、作動油の粘性が高くなることで、油圧
緩衝機構１８のピストン１８ｃなどの動作が鈍くなるの
に伴い、第１吸気弁ＩＶ１の閉弁が遅くなるためであ
る。

【００５２】次に、油圧センサ３５で検出された油圧緩
衝機構１８の油圧Ｐｏｉｌに応じ、図１１に示すテーブ
ルを検索することによって、無効時間Ｔｉｎｖの油圧補
正値Ｔｉｎｖｐｏｉｌを求める（ステップ１３）。この
テーブルでは、油圧補正値Ｔｉｎｐｔｏｉｌは、所定の
基準油圧Ｐｏｉｌｒｅｆ（例えば０．１０ＭＰａ）を基
準とし、油圧Ｐｏｉｌがこの基準油圧Ｐｏｉｌｒｅｆの
ときに値０に設定されるとともに、Ｐｏｉｌｒｅｆ値よ
りも高いときには、Ｐｏｉｌ値が高いほどより大きな正
の値に設定され、Ｐｏｉｌｒｅｆ値よりも低いときに
は、Ｐｏｉｌ値が低いほどより大きな負の値に設定され
ている。このような設定により、油圧補正値Ｔｉｎｐｔ
ｏｉｌを、油圧緩衝機構１８の油圧抵抗に応じて適切に
設定することができる。

【００５３】次いで、ステップ１１で算出した基本時間
Ｔｉｎｖｖに、ステップ１２、１３で算出した油温補正
値Ｔｉｎｖｔｏｉｌおよび油圧補正値Ｔｉｎｐｔｏｉｌ
を加算することによって、演算無効時間Ｔｉｎｖｍ（＝
Ｔｉｎｖｖ＋Ｔｉｎｖｔｏｉｌ＋Ｔｉｎｐｔｏｉｌ）を
算出する（ステップ１４）。次に、後述するようにして
計測される実際の無効時間（以下「実無効時間」とい
う）Ｔｉｎｖａｃｔと上記の演算無効時間Ｔｉｎｖｍと
の偏差Ｔｉｎｖｃ（＝Ｔｉｎｖａｃｔ−Ｔｉｎｖｍ）を
算出する（ステップ１５）。

【００５４】次いで、この偏差Ｔｉｎｖｃに基づいて、
学習値Ｔｉｎｖｓを算出する（ステップ１６）。この学
習値Ｔｉｎｖｓの算出は、演算無効時間Ｔｉｎｖｍを既
知のパラメータから上記のように求めても、ＥＭＡ１７
の個体のばらつき、組立誤差や経年変化などにより、実
際の無効時間が演算無効時間Ｔｉｎｖｍからずれ、それ
に伴い、第１吸気弁ＩＶ１の閉弁タイミングの制御精度
が低下するおそれがあるので、これを補償するためであ
る。具体的には、学習値Ｔｉｎｖｓの算出は、その安定
性を確保するために、例えば偏差Ｔｉｎｖｃに所定のな
まし係数を適用したなまし演算によって行われる。

【００５５】次に、算出した学習値Ｔｉｎｖｓを演算無
効時間Ｔｉｎｖｍに加算することによって、最終的な無
効時間Ｔｉｎｖ（＝Ｔｉｎｖｍ＋Ｔｉｎｖｓ）を算出す
る（ステップ１７）。

【００５６】次いで、目標閉弁タイミングＶＬＣＭＤお
よびバルブステージ周期に基づいて、前者ＶＬＣＭＤに
相当する目標通電終了ステージｃｍｄＳｔａｇｅおよび
目標通電終了時間ｃｍｄＴｉｍｅを求める（ステップ１
８）。この目標通電終了ステージｃｍｄＳｔａｇｅは、
第１吸気弁ＩＶ１の閉弁を終了すべきバルブステージｖ
ｌｖＳｔａｇｅを表し、目標通電終了時間ｃｍｄＴｉｍ
ｅは、目標通電開始ステージｃｍｄＳｔａｇｅへの移行
後、閉弁が終了するまでの時間を表す（図１３参照）。

【００５７】次に、算出した目標通電終了ステージｃｍ
ｄＳｔａｇｅ、目標通電終了時間ｃｍｄＴｉｍｅ、ステ
ップ１７で求めた無効時間Ｔｉｎｖ、およびバルブステ
ージ周期に基づいて、通電終了ステージｏｆｆＳｔａｇ
ｅおよび通電終了時間ｏｆｆＴｉｍｅを求め（ステップ
１９）、本処理を終了する。図１３に示すように、この
通電終了ステージｏｆｆＳｔａｇｅは、通電を終了すべ
きバルブステージｖｌｖＳｔａｇｅを表し、通電終了時
間ｏｆｆＴｉｍｅは、通電終了ステージｏｆｆＳｔａｇ
ｅへの移行時から、通電が実際に終了されるまでの時間
を表す。

【００５８】図１２は、ＥＭＡ１７の電磁石２３への通
電を制御する通電制御処理を示している。以下、この通
電制御処理を、その動作例を示す図１３のタイミングチ
ャートを参照しながら、説明する。

【００５９】本処理ではまず、バルブステージｖｌｖＳ
ｔａｇｅが、図６のステップ２で求めた通電開始ステー
ジｏｎＳｔａｇｅになったか否かを判別し（ステップ２
１）、この答がＹＥＳになったとき（時刻ｔ１）に、ア
ップカウント式の通電開始タイマｔｉｍｅｒ１（出力開
始タイマ）をスタートさせる（ステップ２２）。次い
で、通電開始タイマｔｉｍｅｒ１の値が、通電開始時間
ｏｎＴｉｍｅに等しくなったか否かを判別する（ステッ
プ２３）。この答がＹＥＳになったとき、すなわち通電
開始ステージｏｎＳｔａｇｅへの移行時から通電開始時
間ｏｎＴｉｍｅが経過したとき（時刻ｔ２）に、通電ス
イッチ２７をＯＮすることによって、定電圧制御による
ＥＭＡ１７への通電を開始し、過励磁電流を供給する
（ステップ２４）。このように通電の開始当初に定電圧
制御を行い、過励磁電流を供給することによって、外乱
に対するタフネスをもたせることができ、したがって、
ＥＭＡ１７による第１吸気弁ＩＶ１の保持を適切に行わ
せることができる。

【００６０】次に、バルブステージｖｌｖＳｔａｇｅ
が、通電開始基準ステージｏｎＳｔａｇｅｒｅｆになっ
たか否かを判別し（ステップ２５）、この答がＹＥＳに
なったとき（時刻ｔ３）に、通電切換ディレイタイマｔ
ｉｍｅｒ２をスタートさせる（ステップ２６）。次い
で、この通電切換ディレイタイマｔｉｍｅｒ２の値が、
所定時間＃ＴＤＬＹ（例えば１ｍｓ）に等くなったか否
かを判別する（ステップ２７）。この答がＹＥＳになっ
たとき、すなわち通電開始基準ステージｏｎＳｔａｇｅ
ｒｅｆへの移行時から所定時間＃ＴＤＬＹが経過したと
き（時刻ｔ４）に、ＥＭＡ１７への通電を定電圧制御か
ら定電流制御に切り換え、より小さな一定の保持電流を
供給する（ステップ２８）。

【００６１】通電開始基準ステージｏｎＳｔａｇｅｒｅ
ｆに移行した後、すなわち電磁石２３へのアーマチュア
２４の吸着・保持動作が完了した後には、両者２３、２
４間の距離が一定になるので、より小さな保持電流によ
る定電流制御に切り換えても、アーマチュア２４を確実
に保持し続けることができるとともに、その消費電力を
抑制することができる。また、通電開始基準ステージｏ
ｎＳｔａｇｅｒｅｆへの移行後、所定時間＃ＴＤＬＹが
経過するまで、定電圧制御を継続することによって、ア
ーマチュア２４の吸着・保持動作を確実に行うことがで
きる。

【００６２】次に、バルブステージｖｌｖＳｔａｇｅ
が、図８のステップ１９で求めた通電終了ステージｏｆ
ｆＳｔａｇｅになったか否かを判別し（ステップ２
９）、この答がＹＥＳになったとき（時刻ｔ５）に、通
電終了タイマｔｉｍｅｒ３をスタートさせる（ステップ
３０）。次いで、通電終了タイマｔｉｍｅｒ３の値が、
通電終了時間ｏｆｆＴｉｍｅに等しくなったか否かを判
別する（ステップ３１）。この答がＹＥＳになったと
き、すなわち通電終了ステージｏｆｆＳｔａｇｅへの移
行時から通電終了時間ｏｆｆＴｉｍｅが経過したとき
（時刻ｔ６）に、通電スイッチ２７をＯＦＦすることに
よって、ＥＭＡ１７への通電を終了するとともに、無効
時間計測タイマｔｉｍｅｒ４をスタートさせる（ステッ
プ３２）。

【００６３】次に、バルブタイミングセンサ３１の検出
結果から、第１吸気弁ＩＶ１が実際に閉じた（１ｍｍリ
フトに達した）か否かを判別し（ステップ３３）、その
答がＹＥＳのとき（時刻ｔ７）には、そのときの無効時
間計測タイマｔｉｍｅｒ４の値を、実無効時間Ｔｉｎｖ
ａｃｔとして設定する（ステップ３４）。前述したよう
に、この実無効時間Ｔｉｎｖａｃｔは、無効時間Ｔｉｎ
ｖの学習値Ｔｉｎｖｓを算出するのに用いられる。

【００６４】次に、バルブステージｖｌｖＳｔａｇｅ
が、通電強制終了ステージｏｆｆＳｔａｇｅｒｅｆ（例
えば＃０ステージ）になったか否かを判別し（ステップ
３５）、この答がＹＥＳになったとき（時刻ｔ８）に
は、バルブタイミングセンサ３１の検出結果にかかわら
ず、通電スイッチ２７をＯＦＦすることによって、ＥＭ
Ａ１７への通電を強制的に終了させ（ステップ３６）、
本処理を終了する。

【００６５】以上のように、本実施形態のバルブタイミ
ング制御装置１によれば、エンジン回転数Ｎｅが高いほ
ど、および電源電圧ＶＢが低いほど、通電開始オフセッ
ト時間ｔＳｔａｒｔをより大きな値に設定し、ＥＭＡ１
７への通電をより早く開始する。したがって、エンジン
３の回転状態および電源２８の電圧状態に応じた適切な
タイミングで、ＥＭＡ１７の作動を開始させることがで
きるので、エンジン３の高回転状態あるいは電源２８の
低電圧状態においても、ＥＭＡ１７の作動遅れを生じる
ことなく、ＥＭＡ１７を効率的に作動させながら、第１
吸気弁ＩＶ１を適切に保持することができる。

【００６６】また、通電開始基準ステージｏｎＳｔａｇ
ｅｒｅｆを基準とし、そこから通電開始オフセット時間
ｔＳｔａｒｔだけ溯った通電開始時間ｏｎＴｉｍｅを通
電開始タイマｔｉｍｅｒ１で計時し、通電を開始するの
で、吸気カム１１の回転に同期させながら、適切なタイ
ミングで精度良く通電を開始できるとともに、通電開始
基準ステージｏｎＳｔａｇｅｒｅｆまでに保持動作を適
切に完了させることができる。さらに、通電の開始当初
には定電圧制御を行い、過励磁電流を供給するので、第
１吸気弁ＩＶ１の保持をより適切に行えるとともに、保
持後には、より小さな保持電流による定電流制御に切り
換えるので、第１吸気弁ＩＶ１を確実に保持し続けなが
ら、その消費電力を抑制することができる。

【００６７】また、無効時間Ｔｉｎｖを、電源電圧Ｖ
Ｂ、油圧緩衝機構１８の油温Ｔｏｉｌおよび油圧Ｐｏｉ
ｌなどに応じて、算出するとともに、目標閉弁タイミン
グＶＬＣＭＤから無効時間Ｔｉｎｖだけ溯った通電終了
時間ｏｆｆＴｉｍｅに、通電を終了するので、第１吸気
弁ＩＶ１を、目標閉弁タイミングＶＬＣＭＤで精度良く
閉弁させることができる。

【００６８】なお、前述した図８の処理では、無効時間
Ｔｉｎｖの学習値Ｔｉｎｖｓの算出を、実無効時間Ｔｉ
ｎｖａｃｔと演算無効時間Ｔｉｎｖｍとの偏差に基づい
て、行っているが、これに代えて、計測した第１吸気弁
ＩＶ１の実際の閉弁タイミング（以下「実閉弁タイミン
グ」という）ＶＬＡＣＴと目標閉弁タイミングＶＬＣＭ
Ｄとの偏差に基づいて、行ってもよい。図１４は、その
ための第１吸気弁ＩＶ１の実閉弁タイミングＶＬＡＣＴ
を計測する処理を示すフローチャートである。

【００６９】本処理ではまず、バルブステージｖｌｖＳ
ｔａｇｅが変更（シフト）されたか否かを判別し（ステ
ップ４１）、この答がＹＥＳのときに、閉弁タイミング
計測タイマｔｉｍｅｒＶＬＶをスタートさせる（ステッ
プ４２）。このように、閉弁タイミング計測タイマｔｉ
ｍｅｒＶＬＶは、バルブステージｖｌｖＳｔａｇｅが変
更されるごとに、リセットされる。前記ステップ４１の
答がＮＯのときには、バルブタイミングセンサ３１の検
出結果から、第１吸気弁ＩＶ１が閉じたか否かを判別す
る（ステップ４３）。この答がＮＯのときには、そのま
ま本処理を終了する。

【００７０】一方、ステップ４３の答がＹＥＳで、第１
吸気弁ＩＶ１が閉じたとき（図１３の時刻ｔ７）には、
そのときのバルブステージｖｌｖＳｔａｇｅ、閉弁タイ
ミング計測タイマｔｉｍｅｒＶＬＶの値、およびバルブ
タイミング周期に基づいて、実閉弁タイミングＶＬＡＣ
Ｔを求め（ステップ４４）、本処理を終了する。以上の
ようにして求めた実閉弁タイミングＶＬＡＣＴは、第１
吸気弁ＩＶ１の実際の閉弁タイミングを表すので、これ
と目標閉弁タイミングＶＬＣＭＤとの偏差から、無効時
間の学習値を適切に求めることができる。

【００７１】図１５は、バルブタイミング制御装置１な
どのフェイルを検知するフェイル検知処理を示すフロー
チャートである。以下、このフェイル検知処理を、その
動作例を示す図１６のタイミングチャートを参照しなが
ら説明する。

【００７２】本処理ではまず、バルブステージｖｌｖＳ
ｔａｇｅが通電開始基準ステージｏｎＳｔａｇｅｒｅｆ
であるか否かを判別する（ステップ５１）。この答がＹ
ＥＳのときには、バルブタイミングセンサ３１の検出結
果から、吸気弁ＩＶ１が開いているか否かを判別し（ス
テップ５２）、その答がＹＥＳのときには、そのまま本
処理を終了する。一方、ステップ５２の答がＮＯのとき
には、バルブステージｖｌｖＳｔａｇｅが通電開始基準
ステージｏｎＳｔａｇｅｒｅｆであることで、第１吸気
弁ＩＶ１がカム式動弁機構７により必ず開弁している状
態であるにもかかわらず、それと異なる検出結果が得ら
れているとして（図１６の１点鎖線Ａの状態）、バルブ
タイミングセンサ３１にフェイルが発生していると判定
する（ステップ５３）。

【００７３】前記ステップ５１の答がＮＯのときには、
バルブステージｖｌｖＳｔａｇｅが通電強制終了ステー
ジｏｆｆＳｔａｇｅｒｅｆであるか否かを判別する（ス
テップ５４）。この答がＹＥＳのときには、吸気弁ＩＶ
１が閉じているか否かを判別し（ステップ５４）、その
答がＹＥＳのときには、そのまま本処理を終了する。一
方、ステップ５４の答がＮＯのときには、バルブステー
ジｖｌｖＳｔａｇｅが通電強制終了ステージｏｆｆＳｔ
ａｇｅｒｅｆであることで、第１吸気弁ＩＶ１がバルブ
タイミング制御装置１により閉弁しているべきであるに
もかかわらず、実際には開弁しているときには（１点鎖
線Ｂの状態）、バルブタイミング制御装置１にオープン
フェイルが発生していると判定する（ステップ５６）。

【００７４】前記ステップ５４の答がＮＯのときには、
吸気弁ＩＶ１が閉じているか否かを判別し（ステップ５
７）、その答がＮＯのときには、そのまま本処理を終了
する。一方、ステップ５７の答がＹＥＳのときには、Ｅ
ＭＡ１７への通電中であるか否かを判別する（ステップ
５８）。この答がＹＥＳのとき、すなわち通電中である
ことで、第１吸気弁ＩＶ１が開弁しているべきであるに
もかかわらず、実際には閉弁しているときには（１点鎖
線Ｃの状態）、バルブタイミング制御装置１に脱調（ク
ローズ）フェイルが発生していると判定する（ステップ
５９）。

【００７５】また、前記ステップ５８の答がＮＯで、通
電中でないときには、図８のステップ１７で算出した無
効時間Ｔｉｎｖがその所定時間＃Ｔｉｎｖｒｅｆ（例え
ばｍｓ）よりも小さいか否かを判別し（ステップ６
０）、その答がＮＯのときには、本処理を終了する。一
方、ステップ６０の答がＹＥＳのときには、無効時間Ｔ
ｉｎｖが異常に短く、通電終了時に第１吸気弁ＩＶ１が
すでに閉弁しているおそれがあるとして、前記ステップ
５９に進み、やはり脱調フェイルが発生していると判定
する。

【００７６】以上のように、このフェイル検知処理によ
れば、バルブステージｖｌｖＳｔａｇｅとバルブタイミ
ングセンサ３１の検出結果との関係から、バルブタイミ
ング制御装置１およびバルブタイミングセンサ３１のフ
ェイルの発生を検知することができる。

【００７７】なお、本発明は、説明した実施形態に限定
されることなく、種々の態様で実施することができる。
例えば、実施形態では、通電開始の基準となるクランク
角度位置を、通電開始基準ステージｏｎＳｔａｇｅｒｅ
ｆ（＃１５ステージ）に、すなわち第１吸気弁ＩＶ１の
最大リフト量ＶＬＭＡＸ相当位置（図１３の点Ｘ）に設
定しているが、これに代えて、例えばアーマチュア２４
がヨーク２１に着座する前側または後ろ側のクランク角
度位置（同図の点ＸＡ、ＸＢ）に設定してもよい。前側
の点ＸＡに設定した場合には、その分、通電の開始が早
められ、通電時間をより長く確保できるので、第１吸気
弁ＩＶ１の保持をより適切に行える。一方、後ろ側の点
ＸＢに設定した場合には、通電の開始をできるだけ遅ら
せることで、最大限の省電力化を図ることができる。

【００７８】また、実施形態は、バルブを保持するアク
チュエータとして、電磁アクチュエータを用いた例であ
るが、これに代えて、他のタイプのアクチュエータ、例
えば油圧アクチュエータや空気式アクチュエータなどを
用いてもよい。その場合には、アクチュエータの応答遅
れを、そのタイプのアクチュエータが有する立ち上がり
特性を考慮して予測することが好ましい。具体的には、
例えば、実施形態の通電開始オフセット時間ｔＳｔａｒ
ｔに相当する、アクチュエータへの駆動信号の出力開始
オフセット時間を、油圧アクチュエータの場合には、油
温に応じ、油温が低いほど大きな値に設定し、また、空
気式アクチュエータの場合には、大気密度（温度や大気
圧）に応じ、大気密度が低いほど大きな値に設定するこ
とが好ましい。

【００７９】

【発明の効果】以上のように、本発明の内燃機関のバル
ブタイミング制御装置によれば、アクチュエータによっ
てバルブを所定の保持タイミングで適切に保持すること
ができる。また特に、アクチュエータが電磁アクチュエ
ータで構成されている場合には、アクチュエータの効率
的な作動による省電力化を達成することができるなどの
効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態によるバルブタイミング制
御装置を含む内燃機関の概略構成を示すブロック図であ
る。

【図２】吸気弁および排気弁の配置を示す図である。

【図３】吸気弁およびバルブタイミング制御装置を示す
側面図である。

【図４】電磁アクチュエータの断面図である。

【図５】カム式動弁機構およびバルブタイミング制御装
置による吸排気弁の動作を示すタイミングチャートであ
る。

【図６】電磁アクチュエータの通電開始時間を決定する
処理のフローチャートである。

【図７】通電開始オフセット時間ｔＳｔａｒｔを決定す
るためのマップの一例を示す図である。

【図８】無効時間および通電終了時間を決定する処理の
フローチャートである。

【図９】無効時間の基本時間を決定するためのテーブル
の一例を示す図である。

【図１０】無効時間の油温補正値を決定するためのテー
ブルの一例を示す図である。

【図１１】無効時間の油圧補正値を決定するためのテー
ブルの一例を示す図である。

【図１２】電磁アクチュエータの通電制御処理のフロー
チャートである。

【図１３】図１２の通電制御処理に得られる動作例を示
すタイミングチャートである。

【図１４】実閉弁タイミングを計測する処理のフローチ
ャートである。

【図１５】バルブタイミング制御装置などのフェイルを
検知する処理のフローチャートである。

【図１６】図１５の検知処理によるフェイルの検知例を
示すタイミングチャートである。

【符号の説明】

１バルブタイミング制御装置２ＥＣＵ（応答遅れ予測手段、出力タイミング設定手
段、保持タイミング制御手段、運転状態検出手段、回転
数検出手段）３内燃機関１０カムシャフト１１吸気カム（カム）１７電磁アクチュエータ（アクチュエータ）２３電磁石２４アーマチュア２８電源（駆動源）３０クランク角センサ（運転状態検出手段、回転数検
出手段）３２電圧センサ（駆動源状態検出手段、電源電圧検出
手段）ＩＶ１第１吸気弁（バルブ）Ｎｅエンジン回転数ＶＢ電源電圧ｔＳｔａｒｔ通電開始オフセット時間（応答遅れ予測
値、出力開始オフセット時間）ｔｉｍｅｒ１通電開始タイマ（出力開始タイマ）ｏｎＴｉｍｅ通電開始時間（出力タイミング）ｏｎＳｔａｇｅｒｅｆ通電開始基準ステージ（基準ク
ランク角度位置）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者酒井久夫埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (72)発明者小沢英隆埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内Ｆターム(参考） 3G018 AB02 AB09 CA12 DA08 DA34 EA02 EA17 FA01 FA06 FA07 GA02 GA04 GA36 3G092 AA11 DA07 DG09 EA03 FA09 FA11 HE01Z HE03Z HE08Z HE09Z HF02Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】カムシャフトに設けられたカムにより開
放されたバルブを一時的に保持することによって、前記
バルブの閉弁タイミングを制御する内燃機関のバルブタ
イミング制御装置であって、前記バルブを保持するためのアクチュエータと、当該アクチュエータの応答遅れを応答遅れ予測値として
予測する応答遅れ予測手段と、当該予測された応答遅れ予測値に応じて、前記アクチュ
エータを駆動する駆動信号の出力タイミングを設定する
出力タイミング設定手段と、当該設定された出力タイミングに基づいて前記アクチュ
エータに前記駆動信号を出力することによって、前記ア
クチュエータによる前記バルブの保持タイミングを制御
する保持タイミング制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング
制御装置。
【請求項２】前記内燃機関の運転状態を検出する運転
状態検出手段をさらに備え、前記応答遅れ予測手段は、当該検出された前記内燃機関
の運転状態に応じて、前記アクチュエータの応答遅れを
予測することを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関
のバルブタイミング制御装置。
【請求項３】前記運転状態検出手段は、前記内燃機関
の運転状態として当該内燃機関の回転数を検出する回転
数検出手段を有し、前記応答遅れ予測手段は、当該検出された内燃機関の回
転数が高いほど、前記応答遅れ予測値をより大きな値に
設定することを特徴とする、請求項２に記載の内燃機関
のバルブタイミング制御装置。
【請求項４】前記アクチュエータの駆動源の状態を検
出する駆動源状態検出手段をさらに備え、前記応答遅れ予測手段は、当該検出された駆動源の状態
に応じて、前記アクチュエータの応答遅れを予測するこ
とを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の
内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【請求項５】前記アクチュエータが電磁アクチュエー
タで構成され、前記駆動源状態検出手段は、前記駆動源の状態として前
記電磁アクチュエータの電源の電圧を検出する電源電圧
検出手段を有し、前記応答遅れ予測手段は、当該検出された電源の電圧が
低いほど、前記応答遅れ予測値をより大きな値に設定す
ることを特徴とする、請求項４に記載の内燃機関のバル
ブタイミング制御装置。
【請求項６】前記電磁アクチュエータは、前記バルブ
が前記カムにより開放側にリフトする際に前記バルブに
追随して移動するアーマチュアと、当該アーマチュアが
近接した状態で、前記駆動信号として前記電源から通電
される電力で励磁されることにより、前記アーマチュア
を吸着することによって、前記バルブを保持させる電磁
石と、を有しており、前記保持タイミング制御手段は、前記電磁石に通電され
る電力を、前記バルブの保持前には定電圧で制御すると
ともに、前記バルブの保持後には定電流で制御すること
を特徴とする、請求項５に記載の内燃機関のバルブタイ
ミング制御装置。
【請求項７】前記応答遅れ予測手段は、前記応答遅れ
予測値として、前記アクチュエータへの前記駆動信号の
出力開始オフセット時間を算出し、前記出力タイミング設定手段は、所定の基準クランク角
度位置から前記出力開始オフセット時間だけ遡った時刻
を計時し、前記アクチュエータへの前記駆動信号の出力
を開始させる出力開始タイマを有することを特徴とす
る、請求項１ないし６のいずれかに記載の内燃機関のバ
ルブタイミング制御装置。