JP4207961B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に内燃機関の複数のバンクにそれぞれ設けられた吸気弁の動作特性を変化させる複数の可変動弁機構を制御する内燃機関の制御装置に関する。

従来の可変動弁機構付内燃機関の制御装置に関し、たとえば、特開２００３−４１９７７号公報（特許文献１）は、吸気弁の開弁期間に対応する作用角を変えるためのアクチュエータの最大側変位端位置と最小側変位端位置の学習を行ない、精度よい制御を行なう技術について開示されている。

この技術では、たとえばＩＧスイッチのオン後に動弁可動条件が初めて成立した場合に、最大作用角に対応する最大側変位端位置の学習と最小作用角に対応するアクチュエータの最小側変位端位置とを学習して、これを用いて可変作用角運転を行なう。
特開２００３−４１９７７号公報 特開２００１−２６３０１５号公報

しかしながら、電気的ノイズなどの影響により、最大変位端位置と最小変位端位置の学習値がクリアされてしまう可能性が考えられる。この場合、再度基準位置が学習されるまで可変動弁機構の動作位置（絶対位置）を検出することができなくなるといった不具合が生じる。Ｖ型エンジンの場合は、片方のバンクの可変動弁機構の学習値のみが失われる場合も考えられる。その際に、どのように再度学習を行なうようにすれば、走行中の車両の運転に影響を与えずにすむかが問題となる。

この発明の目的は、学習値がクリアされても車両の運転に与える影響を少なくした内燃機関の制御装置を提供することである。

この発明は、要約すると、内燃機関の制御装置であって、内燃機関は、複数のバンクと、複数のバンク対応してそれぞれ設けられ、吸気弁の動作特性を変化させる複数の可変動弁機構と、複数の可変動弁機構の制御する制御装置とを含む。制御装置は、複数の可変動弁機構のそれぞれに対応する複数の制御情報を積算して制御を行ない、複数の制御情報のうちの１つが不明となった場合には、不明となった制御情報に対応するバンクの可変動弁機構について制御情報の学習処理を行ない、他のバンクの可変動弁機構については、対応する制御情報を用いる制御を続行する。

好ましくは、複数の可変動弁機構の各々は、駆動要素を動かすことによって対応するバンクの吸気弁の最大リフト量を決定するアクチュエータと、アクチュエータの駆動要素の相対位置変化を検知するセンサとを含む。制御情報は、センサの出力に応じて基準位置に相対位置変化を積算することによって算出した駆動要素の絶対位置を含む。制御装置は、複数のバンクのうちの第１のバンクに対する算出した絶対位置が不明となった場合には、吸気弁の最大リフト量が最小となる側の駆動要素の第１の動作限界値に絶対位置を仮設定し、駆動要素が第１の動作限界と反対側の第２の動作限界に至るまでアクチュエータを最大リフト量が徐々に増加するように動作させ、駆動要素が第２の動作限界に至ったときに第１の基準位置を絶対位置として学習し、絶対位置が不明となっていない第２のバンクに対しては、第１、第２の動作限界の間の所定範囲において第１のバンクに対応させて駆動要素をアクチュエータによって動作させる。

より好ましくは、複数の可変動弁機構の各々は、開弁時期を前後に移動させるバルブタイミング機構をさらに含む。制御装置は、第１の基準位置を学習するための動作中は、第１、第２のバンクのバルブタイミング機構に対し共に開弁時期を所定の中間位置に保持させる。

好ましくは、複数の可変動弁機構の各々は、駆動要素を動かすことによって最大リフト量の増加とともにクランク角度を単位とする開弁範囲を示す作用角も増加させる。

本発明によれば、複数バンクのうちの１つに対応する可変動弁機構の学習値がクリアされても、車両の運転に与える影響を少なくした内燃機関の制御装置を実現することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお図中同一または相当部分には同一の符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、本発明の実施の形態に係るエンジン１００の構成を示す図である。
図１を参照して、本実施の形態に係る内燃機関の制御装置は、図１における制御装置２００が実行するプログラムにより実現される。

エンジン１００には、エアクリーナ１０２から空気が吸入される。吸入空気量は、スロットルバルブ１０４により調整される。スロットルバルブ１０４はスロットルモータ３１２により駆動される電機制御式スロットルバルブである。

エンジン１００は、Ｖ型エンジンであり、２つのバンクＡ，Ｂを含む。以下、参照符号の末尾には、バンクＡの要素にはＡが付され、バンクＢの要素にはＢが付される。

スロットルバルブ１０４を通過した空気は、２つのバンクＡ，Ｂに分かれて吸入される。空気は、シリンダ１０６Ａ，１０６Ｂ（燃焼室）の手前の吸気ポートにおいて燃料と混合される。インジェクタ１０８Ａ，１０８Ｂから燃料がバンクＡ，Ｂの吸気ポートにそれぞれ噴射される。

燃料は吸気行程において噴射される。なお、燃料が噴射される時期は、吸気行程に限らない。また、本実施の形態においては、ポート噴射用のインジェクタを設けた例について説明するが、インジェクタ１０８Ａ，１０８Ｂの噴射孔がシリンダ１０６Ａ，１０６Ｂ内にそれぞれ設けられた直噴エンジンであってもよい。さらに、ポート噴射用のインジェクタと直噴用インジェクタを両方設けるようにしてもよい。

シリンダ１０６Ａ，１０６Ｂ内の混合気は、イグニッションコイル１１０Ａ，１１０Ｂに接続された点火プラグによりそれぞれ着火され、燃焼する。燃焼後の混合気、すなわち排気ガスは、三元触媒１１２Ａ，１１２Ｂにより浄化された後合流して、さらに三元触媒１１２で浄化された後に車外に排出される。混合気の燃焼によりピストン１１４Ａ，１１４Ｂが押し下げられ、クランクシャフトが回転する。

シリンダ１０６Ａの頭頂部には、吸気バルブ１１８Ａおよび排気バルブ１２０Ａが設けられる。シリンダ１０６Ａに導入される空気の量および時期は、吸気バルブ１１８Ａにより制御される。シリンダ１０６Ａから排出される排気ガスの量および時期は、排気バルブ１２０Ａにより制御される。吸気バルブ１１８Ａはカムシャフト１３０に設けられた図示しないカムにより駆動される。排気バルブ１２０Ａはカムシャフト１２９Ａに設けられた図示しないカムにより駆動される。

シリンダ１０６Ｂの頭頂部には、吸気バルブ１１８Ｂおよび排気バルブ１２０Ｂが設けられる。シリンダ１０６Ｂに導入される空気の量および時期は、吸気バルブ１１８Ｂにより制御される。シリンダ１０６Ｂから排出される排気ガスの量および時期は、排気バルブ１２０Ｂにより制御される。吸気バルブ１１８Ｂはカムシャフト１３０に設けられた図示しないカムにより駆動される。排気バルブ１２０Ｂはカムシャフト１２９Ｂに設けられた図示しないカムにより駆動される。

吸気バルブ１１８Ａ，１１８Ｂは、ＶＶＴＬ（Variable Valve Timing and Lift）機構１２６Ａ，１２６Ｂにより、開閉タイミング、リフト量および作用角がそれぞれ制御される。排気バルブ１２０Ａ，１２０Ｂの開閉タイミングを、ＶＶＴ（Variable Valve Timing）機構により制御するようにしてもよく、また排気バルブ１２０Ａ，１２０ＢについてもＶＶＴＬ機構により、リフト量および作用角を制御するようにしてもよい。

ここで、ＶＶＴＬ機構１２６Ａ，１２６Ｂとは、開閉タイミングを制御するＶＶＴ（Variable Valve Timing）機構に、リフト量と作用角とを制御するＶＶＬ（Variable Valve Lift）機構を組み合わせたものである。なお、リフト量および作用角のいずれか一方を制御するようにしてもよい。

本実施の形態においては、カムがＶＶＴ機構により回転されることにより、吸気バルブ１１８Ａ，１１８Ｂの開閉タイミングが制御される。なお、開閉タイミングを制御する方法はこれに限らない。また、ＶＶＴ機構には、周知の一般的な技術を利用すればよいため、ここではその詳細な説明は繰返さない。ＶＶＬ機構については後述する。

制御装置２００は、エンジン１００が所望の運転状態になるように、スロットル開度θｔｈと、各バンクＡ，Ｂの点火時期、燃料噴射時期、燃料噴射量、吸気バルブの動作状態（開閉タイミング、リフト量、作用角等）を制御する。制御装置２００には、カム角センサ３００Ａ，３００Ｂ、クランク角センサ３０２、ノックセンサ３０４Ａ，３０４Ｂ、スロットル開度センサ３０６、イグニッションスイッチ３０８、アクセル開度センサ３１４から信号が入力される。

カム角センサ３００Ａ，３００Ｂは、カムの位置を表す信号を出力する。クランク角センサ３０２は、クランクシャフトの回転数（エンジン回転数）およびクランクシャフトの回転角度を表す信号を出力する。ノックセンサ３０４Ａ，３０４Ｂは、エンジン１００の振動の強度を表す信号を出力する。スロットル開度センサ３０６は、スロットル開度θｔｈを表す信号を出力する。イグニッションスイッチ３０８は、運転者の操作によりオンにされた場合、イグニッションスイッチ３０８がオンであることを表す信号を出力する。アクセル開度センサ３１４は、運転者の操作するアクセルペダルの踏み込み量に応じたアクセル開度Ａｃｃを出力する。

制御装置２００は、これらのセンサから入力された信号、メモリ（図示せず）に記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、エンジン１００を制御する。

制御装置２００は、バンクＡに関するセンサの信号を受けバンクＡについてのＶＶＬ機構１２６Ａの制御を行なうバンクＡ制御部２０２Ａと、バンクＢに関するセンサの信号を受けバンクＢについてのＶＶＬ機構１２６Ｂの制御を行なうバンクＢ制御部２０２Ｂと、バンクＡ，Ｂに共通なセンサの信号を受けてバンクＡ，Ｂに共通する制御を行なうエンジン制御部２０１とを含む。

図２は、可変動弁機構において実現されるバルブリフトとクランク角の関係を示す図である。なお、以下の図２〜図５の説明は、バンクＡ，Ｂに共通するので各参照符号にはＡ，Ｂの文字を付していない。

図２を参照して、排気行程において排気弁が開いて閉じ、吸気行程において吸気弁が開いて閉じる。排気弁のバルブリフトが波形ＥＸに示されており、これに対して吸気弁のバルブリフトが波形ＩＮ１〜ＩＮ３，ＩＮ２Ａに示されている。

吸気弁の開閉タイミングは、ＶＶＴ機構によって波形ＩＮ１〜ＩＮ３の間で変化し、最遅角側のタイミング波形をＩＮ３とすると、これを基準に進角量が矢印ＦＲで示されるように定義される。

ＴＤＣはピストン上死点、ＢＤＣはピストン下死点を示す。ピストン上死点（ＴＤＣ）付近で排気弁と吸気弁が共に開いている期間をバルブオーバーラップという。ＶＶＴではこのオーバーラップ期間を調節することができる。オーバーラップを大きくすれば高速回転時は新気を多く吸入して出力向上となるが、低速回転時は、排気ガスがシリンダ内に引き戻されて燃焼が不安定になる。

さらに吸気弁に関してはバルブリフト量とともに作用角を一定の範囲内で変更することが可能である。

すなわちバルブリフトの最大量は波形ＩＮ２で最大リフトとなり、波形ＩＮ２Ａで最小リフトとなる。また吸気弁が開いてから閉じるまでのクランク角度を作用角と呼ぶ。波形ＩＮ２においては作用角は最大となり、波形ＩＮ２Ａにおいては作用角は最小となっている。

図３は、吸気バルブのリフト量と作用角とを制御するＶＶＬ機構４００の正面図である。

図３を参照して、ＶＶＬ機構４００は、一方向に延びる駆動軸４１０と、駆動軸４１０の外周面を覆う支持パイプ４２０と、支持パイプ４２０の外周面上で駆動軸４１０の軸方向に並んで配置された入力アーム４３０および揺動カム４４０とを備える。駆動軸４１０の先端には、駆動軸４１０を直線運動させるアクチュエータが接続される。

ＶＶＬ機構４００には、各気筒に設けられた１つのカム１２２に対応して、１つの入力アーム４３０が設けられる。入力アーム４３０の両側には、各気筒に設けられた一対の吸気バルブ１１８のそれぞれに対応して、２つの揺動カム４４０が設けられる。

支持パイプ４２０は、中空円筒状に形成されており、カムシャフト１３０に対して平行に配置される。支持パイプ４２０は、軸方向へ移動したり、回転したりしないようにシリンダヘッドに固定される。

支持パイプ４２０の内部には、その軸方向に摺動可能なように駆動軸４１０が挿入される。支持パイプ４２０の外周面上には、駆動軸４１０の軸芯を中心として揺動可能で、かつ、その軸方向には移動しないように、入力アーム４３０および２つの揺動カム４４０が設けられる。

入力アーム４３０は、支持パイプ４２０の外周面から離れる方向に突出するアーム部４３２と、アーム部４３２の先端に回転可能に接続されたローラ部４３４とを有する。入力アーム４３０は、ローラ部４３４がカム１２２に当接可能な位置に配置されるように設けられる。

揺動カム４４０は、支持パイプ４２０の外周面から離れる方向に突出する略三角形状のノーズ部４４２を有する。ノーズ部４４２の一辺には、凹状に湾曲したカム面４４４が形成される。吸気バルブ１１８に設けられたバルブスプリングの付勢力により、ロッカアーム１２８に回転可能に取り付けられたローラがカム面４４４に押し付けられる。

入力アーム４３０および揺動カム４４０は、一体となって駆動軸４１０の軸芯を中心として揺動する。このため、カムシャフト１３０が回転すると、カム１２２に当接された入力アーム４３０が揺動し、この入力アーム４３０の動きに連動して揺動カム４４０も揺動する。この揺動カム４４０の動きが、ロッカアーム１２８を介して吸気バルブ１１８に伝わり、吸気バルブ１１８が開閉される。

ＶＶＬ機構４００は、さらに、支持パイプ４２０の軸芯周りにおいて、入力アーム４３０と揺動カム４４０との相対位相差を変更する機構を備える。相対位相差を変更する機構によって、吸気バルブ１１８のリフト量および作用角が適宜変更される。

つまり、両者の相対位相差を拡大すれば、入力アーム４３０および揺動カム４４０の揺動角に対するロッカアーム１２８の揺動角が拡大され、吸気バルブ１１８のリフト量および作用角が増大される。

また、両者の相対位相差を縮小すれば、入力アーム４３０および揺動カム４４０の揺動角に対するロッカアーム１２８の揺動角が縮小され、吸気バルブ１１８のリフト量および作用角が小さくされる。

図４は、ＶＶＬ機構を部分的に示した斜視図である。図４中では、内部構造が明確に把握できるように一部が破断されて表わされる。

図４を参照して、入力アーム４３０および２つの揺動カム４４０と、支持パイプ４２０の外周面との間に規定された空間には、支持パイプ４２０に対して、回転可能で、かつ軸方向に摺動可能に支持されたスライダギヤ４５０が収容される。スライダギヤ４５０は、支持パイプ４２０上を軸方向に摺動可能に設けられる。

スライダギヤ４５０には、その軸方向の中央部に位置して、右ねじ螺旋状のヘリカルスプラインが形成されたヘリカルギヤ４５２が設けられる。また、スライダギヤ４５０には、ヘリカルギヤ４５２の両側に位置し、ヘリカルギヤ４５２とは逆に左ねじ螺旋状のヘリカルスプラインが形成されたヘリカルギヤ４５４が各々に設けられる。

一方、スライダギヤ４５０を収容する空間を規定する入力アーム４３０および２つの揺動カム４４０の内周面には、ヘリカルギヤ４５２および４５４に対応したヘリカルスプラインがそれぞれ形成される。つまり、入力アーム４３０には、右ねじ螺旋状のヘリカルスプラインが形成されており、そのヘリカルスプラインがヘリカルギヤ４５２に噛み合っている。また、揺動カム４４０には、左ねじ螺旋状のヘリカルスプラインが形成されており、そのヘリカルスプラインがヘリカルギヤ４５４に噛み合っている。

スライダギヤ４５０には、一方のヘリカルギヤ４５４とヘリカルギヤ４５２との間に位置して、周方向に延びる長穴４５６が形成される。また、図示しないが、支持パイプ４２０には、長穴４５６の一部と重なるように、軸方向に延びる長穴が形成される。支持パイプ４２０の内部に挿通された駆動軸４１０には、これら長穴４５６および図示しない長穴の重なった部分を通じて突出する係止ピン４１２が一体に設けられる。

駆動軸４１０がその軸方向に移動すると、スライダギヤ４５０が係止ピン４１２により押され、ヘリカルギヤ４５２および４５４が同時に駆動軸４１０の軸方向に移動する。このようなヘリカルギヤ４５２および４５４の移動に対して、これらにスプライン係合された入力アーム４３０および揺動カム４４０は、軸方向に移動しない。そのため、入力アーム４３０と揺動カム４４０は、ヘリカルスプラインの噛み合いを通じて駆動軸４１０の軸芯周りに回動する。

このとき、入力アーム４３０と揺動カム４４０とでは、形成されたヘリカルスプラインの向きが逆である。そのため、入力アーム４３０と揺動カム４４０の回動方向は互いに逆方向となる。これにより、入力アーム４３０と揺動カム４４０との相対位相差が変化し、既に説明したように吸気バルブ１１８のリフト量および作用角が変更される。なお、ＶＶＬ機構は、このような形式のものに限られない。

図５は、ＶＶＬ機構４００の駆動軸４１０を軸方向に直線移動させるアクチュエータ５００を示す断面図である。

図５を参照して、アクチュエータ５００は、空間５１２を規定するハウジング５１０と、空間５１２に配置され、回転運動を直線運動に変換する差動ローラギヤ６００と、差動ローラギヤ６００に対して回転運動を入力するモータ７００とを備える。ハウジング５１０には、ＶＶＬ機構４００が設けられたシリンダヘッドに向かって開口する開口部５１４が形成される。

差動ローラギヤ６００は、軸８００上に延びるサンシャフト６１０と、サンシャフト６１０の外周面６１２上で軸８００と平行に延び、軸８００を中心とした周方向に並んで配設された複数のプラネタリシャフト６２０と、複数のプラネタリシャフト６２０を取り囲むように設けられ、軸８００を中心に筒状に延びるナット６３０とを含む。

サンシャフト６１０は、軸８００上で駆動軸４１０と並ぶように配置される。サンシャフト６１０は、空間５１２から開口部５１４を通じてハウジング５１０の外側に突出するように設けられる。サンシャフト６１０は、図示しないカップリング等により駆動軸４１０と接続される。

サンシャフト６１０は、スプラインが形成されたスプライン部６１４と、雄ねじが形成されたねじ部６１６とを有する。空間５１２内におけるサンシャフト６１０の端部には、リング状のサンギヤ６４０が嵌め合わされる。サンギヤ６４０の外周面には、軸８００を中心とした周方向に歯が並ぶ平歯ギヤが形成される。

スプライン部６１４を取り囲む位置には、周り止めカラー５１６が固定される。周り止めカラー５１６の内周面には、スプラインが形成される。周り止めカラー５１６とスプライン部６１４とが係合することにより、軸８００を中心とするサンシャフト６１０の回転運動が規制される。

プラネタリシャフト６２０の両側には、軸８００を中心に環状に延びるリテーナ９００および９１０がそれぞれ配設される。プラネタリシャフト６２０の両端は、リテーナ９００および９１０によって回転自在に支持される。リテーナ９００とリテーナ９１０とは、軸８００を中心とした周方向に所定の間隔を空けて設けられ、プラネタリシャフト６２０と平行に延びる支柱によって互いに結合される。

プラネタリシャフト６２０は、ねじ部６２２と、ねじ部６２２の両側にそれぞれ形成されたギヤ部６２４および６２６とを有する。

プラネタリシャフト６２０のねじ部６２２には、サンシャフト６１０のねじ部６１６に形成された雄ねじと、ナット６３０の内周面に形成された雌ねじとに螺合する雄ねじが形成される。プラネタリシャフト６２０のねじ部６２２に形成される雄ねじは、サンシャフト６１０のねじ部６１６に形成された雄ねじとは逆向きであり、ナット６３０の内周面に形成された雌ねじとは同じ向きである。

プラネタリシャフト６２０のギヤ部６２４には、サンギヤ６４０の外周面に形成された平歯ギヤと、リングギヤ６５０の内周面に形成された平歯ギヤとに噛み合う平歯ギヤが形成される。同様に、プラネタリシャフト６２０のギヤ部６２６には、リングギヤ６５０の内周面に形成された平歯ギヤと噛み合う平歯ギヤが形成される。

ナット６３０は、ハウジング５１０に固定されたベアリングによって、軸８００を中心に回転自在に支持される。ナット６３０の内周面には、サンシャフト６１０のねじ部６１６に形成された雄ねじとは逆向きの雌ねじが形成される。

ナット６３０には、雌ねじが形成された内周面の両側に位置して、リングギヤ６５０が固定される。リングギヤ６５０の内周面には、軸８００を中心とした周方向に歯が並ぶ平歯ギヤが形成される。

サンシャフト６１０のねじ部６１６に形成された雄ねじ、プラネタリシャフト６２０のねじ部６２２に形成された雄ねじおよびナット６３０の内周面に形成された雌ねじは、いずれも同一のピッチを有する多条ねじである。サンシャフト６１０の雄ねじ、プラネタリシャフト６２０の雄ねじおよびナット６３０の雌ねじのピッチ円直径を、それぞれ、Ｄｓ、ＤｐおよびＤｎとし、各ねじの条数を、それぞれ、Ｎｓ、ＮｐおよびＮｎとする。本実施の形態では、サンシャフト６１０を軸８００方向にストロークさせるため、たとえば、Ｎｓ：Ｎｐ：Ｎｎ＝（Ｄｓ＋１）：Ｄｐ：Ｄｎの関係を満たすように各ねじの条数が決定される。なお、各ねじのピッチ円直径と条数とは、これ以外の関係も採り得る。

モータ７００は、ロータ７２０とステータ７３０とから構成される。ロータ７２０は、焼嵌め、圧入または接着剤等の手段を用いて、ナット６３０の外周面に固定される。ハウジング５１０には、コイル７４０が巻回されたステータ７３０が同様の手段により固定される。

ステータ７３０は、ロータ７２０の周りを取り囲むように、軸８００を中心に環状に延びて形成される。ロータ７２０は、軸８００を中心とした周方向に沿って、ステータ７３０との間に所定の大きさの隙間を設けるように位置決めされる。ロータ７２０のステータ７３０に向い合う位置には、軸８００を中心として所定の角度ごとに並ぶ永久磁石７５０が配設される。コイル７４０に通電することにより、ロータ７２０とステータ７３０との間に磁界が発生する。これにより、ロータ７２０がナット６３０とともに軸８００を中心に回転する。

ナット６３０が回転すると、その回転運動は、ナット６３０およびプラネタリシャフト６２０に形成されたねじの噛み合いにより、プラネタリシャフト６２０に伝わる。このとき、プラネタリシャフト６２０のギヤ部６２４に形成された平歯ギヤと、サンギヤ６４０の外周面およびリングギヤ６５０の内周面に形成された平歯ギヤとが噛み合っている。また、プラネタリシャフト６２０のギヤ部６２６に形成された平歯ギヤと、リングギヤ６５０の内周面に形成された平歯ギヤとが噛み合っている。

そのため、プラネタリシャフト６２０は、軸８００に沿う方向には静止したまま、自転しながら軸８００を中心に公転する。また同時に、プラネタリシャフト６２０は、これら平歯ギヤの噛み合いにより、軸８００と平行な姿勢に保持される。

プラネタリシャフト６２０の回転運動は、プラネタリシャフト６２０およびサンシャフト６１０に形成されたねじの噛み合いにより、サンシャフト６１０に伝わる。サンシャフト６１０の回転運動は周り止めカラー５１６により規制されているので、サンシャフト６１０は、軸８００に沿う方向のみに移動する。これにより、駆動軸４１０が直線移動され、上述したように吸気バルブ１１８のリフト量および作用角が変更される。

モータ７００（ロータ７２０）の動作量（回転数もしくは回転角度）はセンサ１０００により検知される。検知結果を表す信号は、制御装置２００に送信される。本実施の形態において、制御装置２００は、モータ７００の動作量と吸気バルブ１１８のリフト量や作用角とを関連付けたマップを用いて、モータ７００の動作量から吸気バルブ１１８のリフト量や作用角を間接的に検知する。

アクチュエータであるモータ７００は、制御装置２００からの制御信号のデューティを変化させることにより駆動要素である駆動軸４１０を中立状態に保ったり駆動軸４１０の位置を最大側変位端に向けて増加させたり、逆に最小側変位端に向けて減少させたりすることができる。

逆に、駆動軸４１０側から軸８００に沿う方向に力が加えられても、モータ７００が回転するには至らない。これは、サンシャフト６１０のねじ部６１６がプラネタリシャフト６２０のねじ部と噛み合い、さらにプラネタリシャフトのねじ部はサンシャフトと反対側ではナット６３０の雌ねじのねじ部６２２と噛み合っており、このナット６３０は軸８００に沿う方向には動かないように拘束されているからである。

そして、駆動軸４１０側から軸８００に沿う方向に加わる力は、サンシャフト６１０のねじ山からプラネタリシャフト６２０のねじ山に伝わる際に、略垂直にプラネタリシャフトのねじ山側面で受け止められる。したがって、プラネタリシャフト６２０を回転させる力はほとんど生じない。このため、モータ７００を通電させて強制的にプラネタリシャフト６２０をギヤ部６２６の平歯車で回転させる場合には、サンシャフト６１０が軸８００に沿う方向に移動するが、たとえば、モータ７００の電源をオフした状態でも、内部摩擦によってプラネタリシャフト６２０の位置が固定されているのでサンシャフト６１０は動かず、現在の駆動軸４１０の位置が維持されることになる。

センサ１０００は、たとえば、ロータリーエンコーダなどのパルスを出力するセンサを用いることができる。このパルスをカウントすることにより、イグニッションキーがオンされた直後に駆動軸４１０の最大側および最小側変位端位置が基準として学習され、この基準値にパルスのカウント値を加算して現在の駆動軸４１０の変位量に対応する作用角センサ値ＶＣが制御装置２００に認識される。

この作用角センサ値ＶＣは、制御装置２００の電源オフや、大きな電気的ノイズの印加等によってクリアされてしまう。

図６は、可変動弁機構の学習値がクリアされた後の再学習について説明するための第１の動作波形図である。

図７は、制御装置２００で実行されるアクチュエータの最大側変位端位置の再学習処理の前半部分を説明するためのフローチャートである。図７では、図１のエンジン制御部２０１、バンクＡ制御部２０２Ａ、バンクＢ制御部２０２Ｂの各々で実行される制御のフローチャートが併記されている。

図６、図７を参照して、時刻ｔ０〜ｔ１においては、イグニッションスイッチオン時に学習された学習値を用いてアクセル開度などの車両要求に基づく最適作用角が定められる最適作用角モードで車両が動作している。時刻ｔ０〜ｔ１においてはステップＳ２１で瞬断していないと判断されるので、そのままステップＳ２１の瞬断の判断が行なわれる。なお、たとえば瞬断の処理は、作用角が想定されている１１３〜２６０のクランク角の範囲外になってしまった場合、たとえば０にクリアされてしまった場合などで判断される。

時刻ｔ１において、電源の瞬断などの電気的ノイズによって作用角センサ値ＶＣＡの値がクリアされてしまったとする。するとステップＳ２１においてバンクＡ制御部２０２Ａは瞬断が起こったと判断してステップＳ２２に処理を進める。

ステップＳ２２では、バンクＡ制御部２０２Ａは、バンクＡで瞬断が発生してこれから再学習を行なうことをエンジン制御部２０１とバンクＢ制御部２０２Ｂに連絡する。エンジン制御部２０１では、ステップＳ１において瞬断の連絡があったことに応じて処理をステップＳ２に進める。またバンクＢ制御部２０２Ｂは、ステップＳ５１において瞬断の連絡があったことに応じて処理をステップＳ５２に進める。

エンジン制御部２０１では、ステップＳ２においてそれまでアクセル開度Ａｃｃと連動して動作していたスロットル開度θｔｈを若干絞るように制御が行なわれる。

バンクＡ制御部２０２Ａ，バンクＢ制御部２０２Ｂでは、それぞれステップＳ２３，Ｓ５２において、対応バンクの吸気弁側のＶＶＴ進角量ＦＲを所定値に固定する。図６の例では、ＶＶＴ進角量はバンクＡ，Ｂともに２０ＦＲに固定される。この位置は、吸気弁と排気弁のオーバーラップやノッキングなどの発生しないタイミング位置であり、燃費については最適ではないかもしれないが、エンジンの安定的な運転が維持される位置である。

以上のように、スロットルを絞り、ＶＶＴの進角量を固定する動作モードを大作用角モードと呼ぶ。これは、作用角を大作用角に固定し、吸気弁の最大リフト量が大きい状態にあわせてスロットルおよびＶＶＴを固定した状態である。

そしてバンクＡ制御部２０２ＡではステップＳ２４に処理が進み、リフト量を変更するアクチュエータ５００の通常制御を停止し、作用角センサ値ＶＣＡをアクチュエータの駆動する駆動要素の最小側変位端であるメカLow端（駆動軸４１０の最小側変位端位置）にセットする。これに対して、バンクＢについては、図６の期間Ｐ１に示されるように、それまで積算してきたセンサ値ＶＣＢが保持されている。

バンクＡに関してはステップＳ２４に続いてステップＳ２５の処理が実行され、メカHigh端（駆動軸４１０の機械的な最大側変位端位置）に向けて徐々にアクチュエータの駆動が行なわれる。そしてステップＳ２６においてメカHigh端に当接したか否かの判断が行なわれる。ステップＳ２６においてメカHigh端に当接していないと判断された場合にはステップＳ２５に処理が戻り、さらにメカHigh端に向けてアクチュエータが駆動される。

図６の時刻ｔ１〜ｔ２の間、ステップＳ２５，Ｓ２６の処理が繰返し実行される。この間は、破線で示す実際の作用角に対して作用角センサ値ＶＣはやや小さい値を取りながら増加していく。この間スロットル開度θｔｈは本来のアクセル開度に対してやや絞られた状態（吸気量が少ない状態）での制御が維持される。

なおステップＳ２６の判断は、アクチュエータ５００のロータ７２０の回転を検知するセンサ１０００の出力をカウントするカウント値がこれ以上増加しなくなったことで判断される。

この処理に並行して、バンクＢに関してはステップＳ５３〜Ｓ５５の処理が実行される。まずステップＳ５３では、メカHigh端（駆動軸４１０の機械的な最大側変位端位置）に向けて徐々にアクチュエータの駆動が行なわれる。そしてステップＳ５４において制御High端（駆動軸４１０の使用が想定されている最大側変位端位置）に到達したか否かの判断が行なわれる。ステップＳ５４において制御High端に到達していないと判断された場合にはステップＳ５３に処理が戻り、さらにメカHigh端に向けてアクチュエータが駆動される。

バンクＢで、ステップＳ５４において制御High端に到達したと判断された場合にはステップＳ５５に処理が進み、時刻ｔ２〜ｔ３で示すようにバンクＢのアクチュエータの駆動は停止され、駆動軸４１０は制御High端位置に保持される。

また、時刻ｔ３においてバンクＡについてステップＳ２６のメカHigh端に当接したという判断が発生すると、ステップＳ２７に処理が進み作用角センサ値ＶＣＡをメカHigh端に対応する値にセットする。図６の波形図においては時刻ｔ３において実際の作用角と作用角センサ値ＶＣＡとが一致した状態となる。

そして時刻ｔ３においてメカHigh端の学習が完了すると、ステップＳ２８においてバンクＡ制御部２０２Ａからエンジン制御部２０１およびバンクＢ制御部２０２Ｂに向けてHigh端学習が完了したことが連絡される。そして、バンクＡ制御部２０２ＡはステップＳ２９に処理を進め、大作用角モードへの移行が行なわれる。

エンジン制御部２０１ではステップＳ３でこの連絡を受けてステップＳ４に処理を進め、大作用角モードへの移行が行なわれる。同様に、バンクＢ制御部２０２ＢではステップＳ５６でこの連絡を受けてステップＳ５７に処理を進め、大作用角モードへの移行が行なわれる。

ステップＳ４、Ｓ２９およびＳ５７では、作用角を大作用角に実際に固定する大作用角モードへの移行が行なわれる。すなわち、ここでの大作用角モードは、バルブリフト量および作用角を使用想定範囲の最大値付近に固定して動作を行なわせる動作モードである。このときには、やはりスロットル開度θｔｈはアクセル開度Ａｃｃに対応する値に比べて少し絞られた状態の制御が続行される。またＶＶＴに関しては、吸気弁側がタイミング０ＦＲに固定した状態に変更される。

ステップＳ４、Ｓ２９およびＳ５７の処理が終了すると、メカHigh端学習が完了となり、ステップＳ１０において制御は図９のメカLow端の学習処理に移される。

図８は、メカLow端の学習処理を説明するための動作波形図である。なお図８の動作波形図は図６の動作波形図の続きである。

図９は、アクチュエータの駆動要素の最小側変位端位置を再学習するための処理を示したフローチャートである。図９においても、図１のエンジン制御部２０１、バンクＡ制御部２０２Ａ、バンクＢ制御部２０２Ｂの各々で実行される制御のフローチャートが併記されている。

図８、図９を参照して、時刻ｔ４までの大作用角運転モードの実行中においては、エンジン制御部２０１において、ステップＳ５における加速要求の有無の監視が実行されている。そして時刻ｔ４において加速要求がありと判断されるとステップＳ２６に処理が進み動作モードを大作用角モードから最適作用角モードに移行させる指示がバンクＡ制御部２０２ＡおよびバンクＢ制御部２０２Ｂに対して行なわれる。

バンクＡ制御部２０２ＡおよびバンクＢ制御部２０２Ｂでは、それぞれステップＳ３０、Ｓ５８においてこの指示を受けて処理をステップＳ３１およびＳ５９に進める。

ステップＳ３１およびステップＳ５９では、動作モードが大作用角モードから最適作用角モードに移行され、バンクＡ，Ｂ双方で、ＶＶＴの制御も通常に戻される。

加速要求時に、動作モードを移行させることにより、運転者に感じるモードが移行したことによる違和感を少なくすることができる。

なお、動作モードの移行に応じてアクセル開度に対して少し絞られた状態であったスロットル開度は、ステップＳ７において通常の状態に戻される。そしてメカHigh端の学習値に基づいたバルブリフトおよび作用角の制御が行なわれる。

時刻ｔ４〜ｔ５の間は、この可変とされた作用角が所定のしきい値以下となったか否かがステップＳ３２において監視されている。そして時刻ｔ５において作用角が所定のしきい値より小さくなったことに応じて処理がステップＳ３３に進む。ステップＳ３３では、バンクＡ制御部２０２ＡからバンクＢ制御部２０２ＢにメカLow端（最小側変位端位置）の学習を実行することが連絡され、そして処理がステップＳ３４に進む。バンクＢ制御部２０２ＢはステップＳ６０でこの連絡があったことに応じて処理をステップＳ６１に進める。

以降メカLow端の学習が実行される。メカLow端の学習では、バンクＡ制御部２０２Ａにより、まずステップＳ３４においてメカLow端に向けて徐々にアクチュエータが駆動され、そしてステップＳ３５においてアクチュエータのロータ位置を検知するセンサ１０００の出力のカウント値が増加しなくなることをもってメカLow端（機械的な最小側変位端位置）に当接したかという判断がなされる。メカLow端にアクチュエータの駆動要素が当接しない間はステップＳ３４，Ｓ３５の処理が繰返して実行される。

これと並行して、バンクＢ制御部２０２ＢによってまずステップＳ６１においてメカLow端に向けて徐々にアクチュエータが駆動され、そしてステップＳ６１においてアクチュエータのロータ位置を検知するセンサ１０００の出力のカウント値が所定値に到達することをもって制御Low端（使用が想定されている最小側変位端位置）に当接したかという判断がなされる。制御Low端にアクチュエータの駆動要素が到達しない間はステップＳ６１，Ｓ６２の処理が繰返して実行される。

バンクＢで、ステップＳ６２において制御Low端に到達したと判断された場合にはステップＳ６３に処理が進み、時刻ｔ５〜ｔ６で示すようにバンクＢのアクチュエータの駆動は停止され、駆動軸４１０は制御Low端位置に保持される。

また、時刻ｔ５〜ｔ６の間においてバンクＡについてステップＳ３５のメカLow端に当接したという判断が発生すると、ステップＳ３６に処理が進み作用角センサ値ＶＣＡをメカLow端に対応する値にセットする。図８の波形図においては時刻ｔ６において実際の作用角と作用角センサ値ＶＣＡとが一致した状態となる。

そして時刻ｔ６においてメカLow端の学習が完了すると、ステップＳ３７においてバンクＡ制御部２０２Ａからエンジン制御部２０１およびバンクＢ制御部２０２Ｂに向けてLow端学習が完了したことが連絡される。そして、バンクＡ制御部２０２ＡはステップＳ３８に処理を進め、完全復帰した通常モードへの移行が行なわれる。

また、エンジン制御部２０１ではステップＳ８でこの連絡を受けてステップＳ９に処理を進め、完全復帰した通常モードへの移行が行なわれる。同様に、バンクＢ制御部２０２ＢではステップＳ６４でこの連絡を受けてステップＳ６５に処理を進め、完全復帰した通常モードへの移行が行なわれる。

移行は、作用角センサ値ＶＣＡがメカLow端の値にセットされ、この値に基づいて以降最適作用角モードが実行される。そしてステップＳ１０、Ｓ３９，Ｓ６６において学習処理は終了する。

なお、本実施の形態ではメカHigh端を学習した後にメカLow端の学習が行なわれ、最終的にはメカLow端の学習値を基準値として作用角の制御が行なわれる。これはメカLow端側においてはバルブリフト量が小さいので、同じアクチュエータの変動量に対して吸気量の変化率が大きくなり、より精度よく作用角の制御を行なう必要があるからである。なお、メカHigh端とメカLow端の両方を学習した後に両方の値を用いて作用角を補正するような処理を行なってもよい。

再び、図１を参照して本発明の実施の形態について総括すると、エンジン１００は、バンクＡ，Ｂと、バンクＡ，Ｂ対応してそれぞれ設けられ、吸気弁の動作特性を変化させるＶＶＴＬ機構１２６Ａ，１２６Ｂと、ＶＶＴＬ機構１２６Ａ，１２６Ｂの制御する制御装置２００とを含む。制御装置２００は、ＶＶＴＬ機構１２６Ａ，１２６Ｂのそれぞれに対応する複数の制御情報を積算して制御を行ない、複数の制御情報のうちの１つが不明となった場合には、不明となった制御情報に対応するバンクのＶＶＴＬ機構について制御情報の学習処理を行ない、他のバンクのＶＶＴＬ機構については、対応する制御情報を用いる制御を続行する。

図４，図５に示すように、ＶＶＴＬ機構１２６Ａ，１２６Ｂの各々は、駆動軸４１０を動かすことによって対応するバンクの吸気弁の最大リフト量を決定するアクチュエータ５００と、アクチュエータ５００の駆動軸４１０の相対位置変化を検知するセンサ１０００とを含む。制御情報は、センサ１０００の出力に応じて基準位置に相対位置変化を積算することによって算出した駆動軸４１０の絶対位置を含む。制御装置２００は、バンクＡ，Ｂのうちの第１のバンクに対する算出した絶対位置が不明となった場合には、図６の時刻ｔ１〜ｔ３に示すように、弁の最大リフト量が最小となる側の駆動軸４１０の第１の動作限界値（メカLow端）に絶対位置を仮設定し、駆動軸４１０が第１の動作限界と反対側の第２の動作限界（メカHigh端）に至るまでアクチュエータ５００を最大リフト量が徐々に増加するように動作させ、駆動軸４１０が第２の動作限界に至ったときに第１の基準位置を絶対位置として学習し、絶対位置が不明となっていない第２のバンクに対しては、第１、第２の動作限界の間の所定範囲において第１のバンクに対応させて駆動軸４１０をアクチュエータ５００によって動作させる。

より好ましくは、ＶＶＴＬ機構１２６Ａ，１２６Ｂの各々は、開弁時期を前後に移動させるバルブタイミング機構をさらに含む。制御装置２００は、第１の基準位置を学習するための動作中は、第１、第２のバンクのバルブタイミング機構に対し共に開弁時期を所定の中間位置（図６の２０ＦＲ）に保持させる。

好ましくは、ＶＶＴＬ機構１２６Ａ，１２６Ｂの各々は、駆動軸４１０を動かすことによって最大リフト量の増加とともにクランク角度を単位とする開弁範囲を示す作用角も増加させる。

以上説明したように、本発明の実施の形態においては、作用角が不明になった場合に、先にメカHigh端位置の学習制御を行なうことで、エンジンの出力低下を招くことなく学習制御を行なうことができる。学習中にＶＶＴを所定の中間位置に保持することにより、ノック領域あるいはＥＧＲ（排気ガス戻り）過多領域を通過せずに学習することが可能となる。

さらに、メカHigh端学習後は一旦大作用角運転モードに移行することにより、一定以上の作用角領域であれば作用角が変化してもエンジントルクの急変によるトルクショックがなく切換えることが可能となる。

さらに、メカLow端学習をメカHigh端学習後に最適作用角モードに移行させた後に作用角が所定のしきい値より小さくなった場合に直ちに行なうことにより、厳密な学習精度が要求されるLow端学習を条件が整い次第すぐに行なうことで、精度よい制御が可能となる。

これらの効果に加えて、さらに、本実施の形態では、一方のバンクのＶＶＴＬ機構の作用角学習値が不明となった場合に、正常な他方のバンクも再学習するバンクと同じ動きを行なわせることで、複数のバンク間のトルクを生じさせることなく学習動作を行なうことが可能となる。

なお、本実施の形態においては、吸気弁の動作特性を変化させる機構を設けた場合について述べたが、これに限定されるものではなく、この機構に加えて又は代えて、排気弁の動作特性を変化させる機構（ＶＶＴ，ＶＶＴＬ等）を設けてもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態に係るエンジン１００の構成を示す図である。 可変動弁機構において実現されるバルブリフトとクランク角の関係を示す図である。 吸気バルブのリフト量と作用角とを制御するＶＶＬ機構４００の正面図である。 ＶＶＬ機構を部分的に示した斜視図である。 ＶＶＬ機構４００の駆動軸４１０を軸方向に直線移動させるアクチュエータ５００を示す断面図である。 可変動弁機構の学習値がクリアされた後の再学習について説明するための第１の動作波形図である。 制御装置２００で実行されるアクチュエータの最大側変位端位置の再学習処理の前半部分を説明するためのフローチャートである。 メカLow端の学習処理を説明するための動作波形図である。 アクチュエータの駆動要素の最小側変位端位置を再学習するための処理を示したフローチャートである。

符号の説明

１００ エンジン、１０００ センサ、１０２ エアクリーナ、１０４ スロットルバルブ、１０６Ａ，１０６Ｂ シリンダ、１０８Ａ，１０８Ｂ インジェクタ、１１０Ａ，１１０Ｂ イグニッションコイル、１１２，１１２Ａ，１１２Ｂ 三元触媒、１１４Ａ，１１４Ｂ ピストン、１１８，１１８Ａ，１１８Ｂ 吸気バルブ、１２０Ａ，１２０Ｂ 排気バルブ、１２２ カム、１２６Ａ，１２６Ｂ ＶＶＴＬ機構、１２９Ａ，１２９Ｂ，１３０ カムシャフト、１２８ ロッカアーム、２００ 制御装置、２０１ エンジン制御部、２０２Ａ バンクＡ制御部、２０２Ｂ バンクＢ制御部、３００Ａ，３００Ｂ カム角センサ、３０２ クランク角センサ、３０４Ａ，３０４Ｂ ノックセンサ、３０６ スロットル開度センサ、３０８ イグニッションスイッチ、３１２ スロットルモータ、３１４ アクセル開度センサ、４００ ＶＶＬ機構、４１０ 駆動軸、４１２ 係止ピン、４２０ 支持パイプ、４３０ 入力アーム、４３２ アーム部、４３４ ローラ部、４４０ 揺動カム、４４２ ノーズ部、４４４ カム面、４５０ スライダギヤ、４５２，４５４ ヘリカルギヤ、４５６ 長穴、５００ アクチュエータ、５１０ ハウジング、５１２ 空間、５１４ 開口部、５１６ カラー、６００ 差動ローラギヤ、６１０ サンシャフト、６１２ 外周面、６１４ スプライン部、６１６，６２２ ねじ部、６２０ プラネタリシャフト、６２４，６２６ ギヤ部、６３０ ナット、６４０ サンギヤ、６５０ リングギヤ、７００ モータ、７２０ ロータ、７３０ ステータ、７４０ コイル、７５０ 永久磁石、８００ 軸、９００，９１０ リテーナ、１０００ センサ、Ａ，Ｂ バンク。

Claims (3)

1. 内燃機関の制御装置であって、
   前記内燃機関は、
   複数のバンクと、
   前記複数のバンクに対応してそれぞれ設けられ、吸気弁の動作特性を変化させる複数の可変動弁機構と、
   前記複数の可変動弁機構の制御する制御装置とを含み、
   前記制御装置は、前記複数の可変動弁機構のそれぞれに対応する複数の制御情報を積算して制御を行ない、前記複数の制御情報のうちの１つが不明となった場合には、不明となった制御情報に対応するバンクの可変動弁機構について前記制御情報の学習処理を行ない、他のバンクの可変動弁機構については、対応する制御情報を用いる制御を続行し、
   前記複数の可変動弁機構の各々は、
   駆動要素を動かすことによって対応するバンクの前記吸気弁の最大リフト量を決定するアクチュエータと、
   前記アクチュエータの前記駆動要素の相対位置変化を検知するセンサとを含み、
   前記制御情報は、前記センサの出力に応じて基準位置に前記相対位置変化を積算することによって算出した前記駆動要素の絶対位置を含み、
   前記制御装置は、前記複数のバンクのうちの第１のバンクに対する算出した前記絶対位置が不明となった場合には、前記吸気弁の最大リフト量が最小となる側の前記駆動要素の第１の動作限界値に前記絶対位置を仮設定し、前記駆動要素が前記第１の動作限界と反対側の第２の動作限界に至るまで前記アクチュエータを前記最大リフト量が徐々に増加するように動作させ、前記駆動要素が前記第２の動作限界に至ったときに第１の基準位置を前記絶対位置として学習し、前記絶対位置が不明となっていない第２のバンクに対しては、前記第１、第２の動作限界の間の所定範囲において前記第１のバンクに対応させて前記駆動要素を前記アクチュエータによって動作させる、内燃機関の制御装置。
2. 前記複数の可変動弁機構の各々は、
   開弁時期を前後に移動させるバルブタイミング機構をさらに含み、
   前記制御装置は、前記第１の基準位置を学習するための動作中は、前記第１、第２のバンクの前記バルブタイミング機構に対し共に前記開弁時期を所定の中間位置に保持させる、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記複数の可変動弁機構の各々は、駆動要素を動かすことによって前記最大リフト量の増加とともにクランク角度を単位とする開弁範囲を示す作用角も増加させる、請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。

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