JP4330939B2

JP4330939B2 - 可変動弁機構の制御装置

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Publication number: JP4330939B2
Application number: JP2003182783A
Authority: JP
Inventors: 博和清水
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-06-26
Filing date: 2003-06-26
Publication date: 2009-09-16
Anticipated expiration: 2023-06-26
Also published as: JP2005016426A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可変動弁機構の制御装置に関し、可変動弁機構によって可変とされるバルブリフト量を検出するリフト量センサの検出ばらつきを補正する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば特許文献１に開示されるように、吸気バルブのバルブリフト量を連続的に変える可変動弁機構を備え、吸気バルブのバルブリフト量を変更することで内燃機関の吸入空気量を制御する吸入空気量制御方法が知られている。
【０００３】
また、上記のようにバルブリフト量を連続的に変化させる場合、バルブリフト量を検出するリフト量センサを設け、該リフト量センサで検出されるバルブリフト量が目標のバルブリフト量に一致するように、可変動弁機構を制御していた。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１８２５６３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、リフト量センサとしてはポテンショメータなどが用いられるが、機械的及び電気的なばらつきによってセンサ出力と実際のバルブリフト量との相関にばらつきが生じることがあり、これによってリフト量制御の精度が低下し、バルブリフト量引いては吸入空気量を正確に制御することができなくなることがあった。
【０００６】
特に、可変動弁機構における最大リフト側のストッパに当たる状態で、センサ出力としてはストッパに突き当たる前のリフト量を検出する場合には、リフト要求が最大リフト量であると、実際にはストッパに突き当たっていてそれ以上にリフト量を大きくすることはできないのに、リフト量を増大させるべく制御が行なわれることになってしまう。
【０００７】
そして、ストッパに突き当たっている状態で、更にリフト量を増大させる制御が行なわれると、例えばモータ回転を減速させて可動部を回転させリフト量を変化させる構成の可変動弁機構の場合、減速ギヤの摩耗が発生し、また、消費電力の増大、回路・モータの発熱を招く惧れがある。
【０００８】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、最大リフト量側のセンサ出力特性を学習でき、かつ、学習時における可変動弁機構の劣化・故障、消費電力の増大を防止できる可変動弁機構の制御装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そのため請求項１記載の発明では、バルブリフト量を可変とする可変動弁機構と、前記可変動弁機構によるバルブリフト量を検出するリフト量センサとを備え、前記リフト量センサで検出されるバルブリフト量と目標のバルブリフト量とに基づいて前記可変動弁機構の制御信号をフィードバック制御する可変動弁機構の制御装置において、前記可変動弁機構においてストッパで規制される最大リフト量が前記目標のバルブリフト量であるときに、前記リフト量センサで検出されるリフト量が、前記最大リフト量よりも小さい所定値以上になると、前記可変動弁機構の制御信号のフィードバック制御を中止し、前記制御信号を、バルブリフト量を最大リフト量方向に変化させる所定の制御信号に切り換え、該切り換え後の前記リフト量センサの出力に基づいてセンサ出力とバルブリフト量との相関を学習する構成とした。
【００１０】
かかる構成によると、機関運転条件から最大リフト量が要求されると、リフト量センサで検出されるバルブリフト量を要求の最大リフト量に一致させるべく可変動弁機構の制御信号をフィードバック制御するが、センサによる検出結果が最大リフト量に近づき、所定値以上になると、制御信号を所定の制御信号に切り換えてバルブリフト量を最大リフト量方向に変化させ、ストッパへの押し当て状態でのセンサ出力を学習する。
【００１１】
従って、学習時に制御信号が制限されることで、可変動弁機構の劣化・故障、消費電力の増大を防止でき、学習後は、最大リフト量をリフト量センサで正しく検出して、バルブリフト量を精度良く制御できるようになる。
【００１２】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明において、前記最大リフト量に対応するセンサ出力の学習回数を制限する構成とした。
かかる構成によると、例えば１トリップ中の学習許可回数を予め設定し、該学習許可回数を超える学習を禁止する。
【００１３】
従って、最大リフト量に対応するリフト量センサの出力が学習されている状態で、最大リフト量側のストッパへの押し当て状態を保持する学習制御が無用に繰り返されることが回避され、無駄な電力消費を防止できる。
【００１４】
請求項３記載の発明では、請求項１又は２記載の発明において、前記所定の制御信号に切り換えた後、前回までのストッパ位置相当値よりも前記リフト量センサで検出されるリフト量が大きい状態が所定時間以上継続したときに、リフト量センサの出力を最大リフト量相当として学習する構成とした。
【００１５】
かかる構成によると、リフト量の検出値が所定以上にまで増大し、制御信号を切り換え、前回までのストッパ位置相当値よりも前記リフト量センサで検出されるリフト量が大きい状態が所定時間以上継続すると、そのときのセンサ出力を最大リフト量相当として学習する。
【００１６】
従って、過剰な力で無用に長い時間ストッパに押し当てられることなく、実際にストッパに押し当てられている状態でのセンサ出力を確実に学習させることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、実施形態における車両用内燃機関のシステム構成図である。
【００１８】
図１において、内燃機関１０１の吸気管１０２には、スロットルモータ１０３ａでスロットルバルブ１０３ｂを開閉駆動する電子制御スロットル１０４が介装され、該電子制御スロットル１０４及び吸気バルブ１０５を介して、燃焼室１０６内に空気が吸入される。
【００１９】
燃焼排気は燃焼室１０６から排気バルブ１０７を介して排出され、フロント触媒１０８及びリア触媒１０９で浄化された後、大気中に放出される。
前記排気バルブ１０７は、排気側カム軸１１０に軸支されたカム１１１によって一定のバルブリフト量，バルブ作動角及びバルブタイミングを保って開閉駆動される。
【００２０】
一方、吸気バルブ１０５側には、バルブリフト量を作動角と共に連続的に可変制御する可変動弁機構としてのＶＥＬ（Variable valve Event and Lift）機構１１２が設けられる。
【００２１】
更に、吸気バルブ１０５側には、クランク軸に対する吸気側カム軸の回転位相を変化させることで、吸気バルブ１０５のバルブ作動角の中心位相を連続的に可変制御する可変バルブタイミング機構としてのＶＴＣ（Variable valve Timing Control）機構１１３が設けられる。
【００２２】
尚、前記ＶＴＣ機構１１３を排気バルブ１０７側にのみ設ける構成、又は、前記ＶＴＣ機構１１３を吸気バルブ１０５側及び排気バルブ１０７側の双方に設ける構成としても良い。
【００２３】
マイクロコンピュータを内蔵するエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１１４は、アクセル開度に対応する目標吸入空気量が得られるように、前記電子制御スロットル１０４，ＶＥＬ機構１１２及びＶＴＣ機構１１３を制御する。
【００２４】
前記ＥＣＵ１１４には、内燃機関１０１の吸入空気量を検出するエアフローメータ１１５、アクセルペダルセンサＡＰＳ１１６、クランク軸１２０から回転信号を取り出すクランク角センサ１１７、スロットルバルブ１０３ｂの開度ＴＶＯを検出するスロットルセンサ１１８、内燃機関１０１の冷却水温度を検出する水温センサ１１９等からの検出信号が入力される。
【００２５】
また、各気筒の吸気バルブ１０５上流側の吸気ポート１３０には、電磁式の燃料噴射弁１３１が設けられ、該燃料噴射弁１３１は、前記ＥＣＵ１１４からの噴射パルス信号によって開弁駆動されると、噴射パルス幅（開弁時間）に比例する量の燃料を噴射する。
【００２６】
図２〜図４は、前記ＶＥＬ機構１１２の構造を詳細に示すものである。
但し、吸気バルブ１０５のバルブリフト量及び作動角を連続的に可変制御する可変動弁機構の構造を、図２〜図４に示したものに限定するものではない。
【００２７】
図２〜図４に示すＶＥＬ機構１１２は、一対の吸気バルブ１０５，１０５と、シリンダヘッド１１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（駆動軸）と、該カム軸１３に軸支された回転カムである２つの偏心カム１５，１５（駆動カム）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、各吸気バルブ１０５，１０５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。
【００２８】
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、ロッカアーム１８，１８と揺動カム２０，２０とは、リンク部材２６，２６によって連係されている。
【００２９】
上記ロッカアーム１８，１８，リンクアーム２５，２５，リンク部材２６，２６が伝達機構を構成する。
前記偏心カム１５は、図５に示すように、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１５ｂ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から所定量だけ偏心している。
【００３０】
また、前記偏心カム１５は、カム軸１３に対し前記バルブリフター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。
前記ロッカアーム１８は、図４に示すように、略クランク状に屈曲形成され、中央の基部１８ａが制御カム１７に回転自在に支持されている。
【００３１】
また、基部１８ａの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、基部１８ａの内端部に突設された他端部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。
【００３２】
前記制御カム１７は、円筒状を呈し、制御軸１６外周に固定されていると共に、図２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。
【００３３】
前記揺動カム２０は、図２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２２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１８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。
【００３４】
また、揺動カム２０の下面には、基端部２２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。
【００３５】
即ち、図８に示すバルブリフト特性からみると、図２に示すように基円面２４ａの所定角度範囲θ１がベースサークル区間になり、カム面２４ｂの前記ベースサークル区間θ１から所定角度範囲θ２が所謂ランプ区間となり、更に、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。
【００３６】
また、前記リンクアーム２５は、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。
【００３７】
更に、前記リンク部材２６は、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１８ｃと揺動カム２０の端部２３の各ピン孔１８ｄ，２３ａ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。
【００３８】
尚、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。
【００３９】
上記構成において、制御軸１６の軸心Ｐ２と制御カム１７の軸心Ｐ１との位置関係によって、図６，７に示すように、バルブリフト量が変化することになり、前記制御軸１６を回転駆動させることで、制御カム１７の軸心Ｐ１に対する制御軸１６の軸心Ｐ２の位置を変化させる。
【００４０】
前記制御軸１６は、図１０に示すような構成によって、ストッパにより制限される所定回転角度範囲内でＤＣサーボモータ（アクチュエータ）１２１により回転駆動されるようになっており、前記制御軸１６の角度を前記アクチュエータ１２１で変化させることで、吸気バルブ１０５のバルブリフト量及びバルブ作動角が連続的に変化する（図９参照）。
【００４１】
図１０において、ＤＣサーボモータ１２１は、その回転軸が制御軸１６と平行になるように配置され、回転軸の先端には、かさ歯車１２２が軸支されている。一方、前記制御軸１６の先端に一対のステー１２３ａ，１２３ｂが固定され、一対のステー１２３ａ，１２３ｂの先端部を連結する制御軸１６と平行な軸周りに、ナット１２４が揺動可能に支持される。
【００４２】
前記ナット１２４に噛み合わされるネジ棒１２５の先端には、前記かさ歯車１２２に噛み合わされるかさ歯車１２６が軸支されており、ＤＣサーボモータ１２１の回転によってネジ棒１２５が回転し、該ネジ棒１２５に噛み合うナット１２４の位置が、ネジ棒１２５の軸方向に変位することで、制御軸１６が回転されるようになっている。
【００４３】
ここで、ナット１２４の位置をかさ歯車１２６に近づける方向が、バルブリフト量が小さくなる方向で、逆に、ナット１２４の位置をかさ歯車１２６から遠ざける方向が、バルブリフト量が大きくなる方向となっている。
【００４４】
前記制御軸１６の先端には、図１０に示すように、制御軸１６の角度を検出するポテンショメータ式の角度センサ１２７が設けられており、該角度センサ１２７で検出される実際の角度が目標角度に一致するように、前記ＥＣＵ１１４が前記ＤＣサーボモータ１２１をフィードバック制御する。
【００４５】
ここで、制御軸１６の角度によって吸気バルブ１０５のバルブリフト量が決まるので、本実施形態において前記角度センサ１２７がリフト量センサに相当することになる。
【００４６】
尚、本実施形態では、角度センサ１２７で認識される制御軸１６の角度が増大する方向が、バルブリフト量の大きくなる方向としてある。
また、前記制御軸１６の外周に突出形成したストッパ部材１２８が、固定側の受け部材（図示省略）に対してリフトの増大方向及び減少方向の双方で当接することで、制御軸１６の回転範囲が規制され、これにより最小リフト量及び最大リフト量が規定されるようになっている。
【００４７】
次に、前記ＶＴＣ機構１１３の構成を、図１１に基づいて説明する。
但し、ＶＴＣ機構１１３を、図１１に示したものに限定するものではなく、クランク軸に対するカム軸の回転位相を連続的に変化させる構成のものであれば良い。
【００４８】
本実施形態におけるＶＴＣ機構１１３は、ベーン式の可変バルブタイミング機構であり、クランク軸１２０によりタイミングチェーンを介して回転駆動されるカムスプロケット５１（タイミングスプロケット）と、吸気側カム軸１３の端部に固定されてカムスプロケット５１内に回転自在に収容された回転部材５３と、該回転部材５３をカムスプロケット５１に対して相対的に回転させる油圧回路５４と、カムスプロケット５１と回転部材５３との相対回転位置を所定位置で選択的にロックするロック機構６０とを備えている。
【００４９】
前記カムスプロケット５１は、外周にタイミングチェーン（又はタイミングベルト）が噛合する歯部を有する回転部（図示省略）と、該回転部の前方に配置されて前記回転部材５３を回転自在に収容するハウジング５６と、該ハウジング５６の前後開口を閉塞するフロントカバー，リアカバー（図示省略）とから構成される。
【００５０】
前記ハウジング５６は、前後両端が開口形成された円筒状を呈し、内周面には、横断面台形状を呈し、それぞれハウジング５６の軸方向に沿って設けられる４つの隔壁部６３が９０°間隔で突設されている。
【００５１】
前記回転部材５３は、吸気側カム軸１４の前端部に固定されており、円環状の基部７７の外周面に９０°間隔で４つのベーン７８ａ，７８ｂ，７８ｃ，７８ｄが設けられている。
【００５２】
前記第１〜第４ベーン７８ａ〜７８ｄは、それぞれ断面が略逆台形状を呈し、各隔壁部６３間の凹部に配置され、前記凹部を回転方向の前後に隔成し、ベーン７８ａ〜７８ｄの両側と各隔壁部６３の両側面との間に、進角側油圧室８２と遅角側油圧室８３を構成する。
【００５３】
前記ロック機構６０は、ロックピン８４が、回転部材５３の最大遅角側の回動位置（基準作動状態）において係合孔（図示省略）に係入するようになっている。
【００５４】
前記油圧回路５４は、進角側油圧室８２に対して油圧を給排する第１油圧通路９１と、遅角側油圧室８３に対して油圧を給排する第２油圧通路９２との２系統の油圧通路を有し、この両油圧通路９１，９２には、供給通路９３とドレン通路９４ａ，９４ｂとがそれぞれ通路切り換え用の電磁切換弁９５を介して接続されている。
【００５５】
前記供給通路９３には、オイルパン９６内の油を圧送する機関駆動のオイルポンプ９７が設けられている一方、ドレン通路９４ａ，９４ｂの下流端がオイルパン９６に連通している。
【００５６】
前記第１油圧通路９１は、回転部材５３の基部７７内に略放射状に形成されて各進角側油圧室８２に連通する４本の分岐路９１ｄに接続され、第２油圧通路９２は、各遅角側油圧室８３に開口する４つの油孔９２ｄに接続される。
【００５７】
前記電磁切換弁９５は、内部のスプール弁体が各油圧通路９１，９２と供給通路９３及びドレン通路９４ａ，９４ｂとを相対的に切り換え制御するようになっている。
【００５８】
前記ＥＣＵ１１４は、前記電磁切換弁９５を駆動する電磁アクチュエータ９９に対する通電量を、ディザ信号が重畳されたデューティ制御信号に基づいて制御する。
【００５９】
例えば、電磁アクチュエータ９９にデューティ比０％の制御信号（ＯＦＦ信号）を出力すると、オイルポンプ４７から圧送された作動油は、第２油圧通路９２を通って遅角側油圧室８３に供給されると共に、進角側油圧室８２内の作動油が、第１油圧通路９１を通って第１ドレン通路９４ａからオイルパン９６内に排出される。
【００６０】
従って、遅角側油圧室８３の内圧が高、進角側油圧室８２の内圧が低となって、回転部材５３は、ベーン７８ａ〜７８ｂを介して最大遅角側に回転し、この結果、吸気バルブ１０５の開期間（開時期及び閉時期）が遅くなる。
【００６１】
一方、電磁アクチュエータ９９にデューティ比１００％の制御信号（ＯＮ信号）を出力すると、作動油は、第１油圧通路９１を通って進角側油圧室８２内に供給されると共に、遅角側油圧室８３内の作動油が第２油圧通路９２及び第２ドレン通路９４ｂを通ってオイルパン９６に排出され、遅角側油圧室８３が低圧になる。
【００６２】
このため、回転部材５３は、ベーン７８ａ〜７８ｄを介して進角側へ最大に回転し、これによって、吸気バルブ１０５の開期間（開時期及び閉時期）が早くなる。
【００６３】
尚、可変バルブタイミング機構は、上記のベーン式のものに限定されず、例えば、特開２００１−０４１０１３号公報や特開２００１−１６４９５１号公報に開示されるように、電磁クラッチ（電磁ブレーキ）の摩擦制動によってクランク軸に対するカム軸の回転位相を変化させる構成の可変バルブタイミング機構や、特開平９−１９５８４０号公報に開示される油圧によってヘリカルギヤを作動させる方式の可変バルブタイミング機構であっても良い。
【００６４】
前記ＶＥＬ機構１１２の制御においては、前記角度センサ１２７で検出される制御軸１６の角度が目標角度に一致するように、換言すれば、前記角度センサ１２７で検出されるバルブリフト量が目標バルブリフト量に一致するように、前記ＤＣサーボモータ１２１がフィードバック制御される。
【００６５】
しかし、ポテンショメータである前記角度センサ１２７は、機械的及び電気的ばらつきによってセンサ出力と実際のバルブリフト量との相関にばらつきが生じ、該ばらつきによってバルブリフト量制御の精度が低下してしまう。
【００６６】
そこで、本実施形態では、以下に示すようにして、センサ出力と実際のバルブリフト量との相関を学習する。
図１２のフローチャートは、低リフト側の学習制御のメインルーチンを示し、ステップＳ１では、低リフト側の学習許可条件が成立しているか否かの判定処理を行い、ステップＳ２では、前記ＶＴＣ機構１１３によりバルブタイミングを操作する処理を行なう。
【００６７】
ステップＳ３では、ＶＥＬ機構１１２を、バルブリフト量が最小となるようにストッパ位置に押し当てる処理を行い、ステップＳ４では、前記バルブリフト量が最小の状態での角度センサ１２７の出力を学習する処理を行なう。
【００６８】
図１３のフローチャートは、前記ステップＳ１における低リフト側学習許可条件の判定処理を詳細に示す。
ステップＳ１０１では、冷却水温度vTWNが所定温度（例えば８０℃）以上であるか否かを判定する。
【００６９】
冷却水温度vTWNが所定温度未満である冷機状態では、ステップＳ１０６へ進んで、低リフト側学習許可条件フラグfVTMNLRGOに０をセットする。
一方、冷却水温度vTWNが所定温度以上であれば、ステップＳ１０２へ進んで、燃料カット中であるか否かを判断する。
【００７０】
本実施形態においては、アクセル全閉でかつ機関回転速度が所定速度以上である減速運転状態において、前記燃料噴射弁１３１による燃料噴射を停止させる所謂減速燃料カットを行なうようになっており、前記ステップＳ１０２では、前記減速燃料カット中であるか否かを判断する。
【００７１】
燃料カット中でない場合には、ステップＳ１０６へ進んで、低リフト側学習許可条件フラグfVTMNLRGOに０をセットする。
一方、燃料カット中であれば、ステップＳ１０３へ進んで、機関回転数vKNRPM（rpm）が第１回転数（例えば3000rpm）以下であるか否かを判別する。
【００７２】
機関回転数vKNRPM（rpm）が第１回転数を超える場合には、ステップＳ１０６へ進んで、低リフト側学習許可条件フラグfVTMNLRGOに０をセットする。
一方、機関回転数vKNRPM（rpm）が第１回転数以下であれば、ステップＳ１０４へ進んで、機関回転数vKNRPM（rpm）が、前記第１回転数よりも低い第２回転数（例えば1000rpm）以上であるか否かを判別する。
【００７３】
機関回転数vKNRPM（rpm）が第２回転数よりも低い場合には、ステップＳ１０６へ進んで、低リフト側学習許可条件フラグfVTMNLRGOに０をセットする。
一方、機関回転数vKNRPM（rpm）が第２回転数以上であれば、ステップＳ１０５へ進んで、低リフト側学習許可条件フラグfVTMNLRGOに１をセットする。
【００７４】
機関１０１が暖機後であることを条件とするのは、機関１０１の安定状態で学習を行なわせるためであり、燃料カット中であることを条件とするのは、学習のためにバルブリフト量を絞っても運転性に大きな影響がないためである。
【００７５】
更に、機関回転数が所定範囲内であることを条件とするのは、機関回転数が高いとバルブリフト量を最小に制御したときに、シリンダ内負圧が上限値を超えることを回避できないためであり、逆に、機関回転数が低すぎると、バルブリフト量を最小にしたときのポンプング損失によってエンストしてしまう可能性があるためである。
【００７６】
図１４のフローチャートは、前記ステップＳ２のＶＴＣ操作を詳細に示す。
ステップＳ２０１では、前記低リフト側学習許可条件フラグfVTMNLRGOに１がセットされているか否かを判別する。
【００７７】
前記低リフト側学習許可条件フラグfVTMNLRGOに０がセットされている場合には、ステップＳ２０５へ進んで、ＶＴＣ操作完了フラグfVTLRVTCOKに０をセットする。
【００７８】
前記ＶＴＣ操作完了フラグfVTLRVTCOKに０がセットされている状態は、学習のためのＶＴＣ機構１１３の操作が完了していないこと、換言すれば、バルブリフト量を最小に制御して学習を行なうことができない状態を示す。
【００７９】
一方、前記低リフト側学習許可条件フラグfVTMNLRGOに１がセットされている場合には、ステップＳ２０２へ進み、吸気バルブ１０５のＶＴＣ機構１１３における目標角度vVTCTRGintに最小角である０degをセットする。
【００８０】
本実施形態において、前記吸気バルブ１０５のＶＴＣ機構１１３における初期位置は最遅角位置であって、該初期位置からの進角角度に基づいて吸気バルブ１０５のバルブタイミングを制御する。
【００８１】
従って、vVTCTRGint＝０degは、目標を最遅角位置とすることを示すから、ステップＳ２０２における目標角度vVTCTRGint＝０degの設定は、吸気バルブ１０５のバルブタイミングを強制的に最遅角位置に向けて操作することになる。
【００８２】
尚、吸気バルブ１０５のバルブリフト量が最小の状態で、バルブタイミングを最遅角位置に制御すると、吸気バルブ１０５の開時期が上死点後になるように設定される。
【００８３】
次のステップＳ２０３では、吸気バルブ１０５のＶＴＣ機構１１３における実角度が所定角度（例えば５deg）以下にまで遅角されたか否かを判別する。
吸気バルブ１０５のＶＴＣ機構１１３における実角度が所定角度（例えば５deg）以下になるまでは、ステップＳ２０５へ進んで、ＶＴＣ操作完了フラグfVTLRVTCOKに０をセットする。
【００８４】
そして、吸気バルブ１０５のＶＴＣ機構１１３における実角度が所定角度（例えば５deg）以下にまで遅角されると、ステップＳ２０４へ進んで、ＶＴＣ操作完了フラグfVTLRVTCOKに１をセットする。
【００８５】
吸気バルブ１０５のバルブタイミングが遅角されて開時期が上死点後に遅れると、吸気行程後半におけるシリンダ内負圧の増大が抑制され、シリンダ内負圧が上限値を超えてしまうことを回避できる。
【００８６】
図１５のフローチャートは、前記ステップＳ３の最小リフト制御を示すものであり、ステップＳ３０１では、前記ＶＴＣ操作完了フラグfVTLRVTCOKに１がセットされているか否かを判別する。
【００８７】
前記ＶＴＣ操作完了フラグfVTLRVTCOKに１がセットされている場合には、冷却水温度，燃料カット，機関回転速度の低リフト側学習許可条件が成立していて、かつ、バルブリフト量が最小に制御されてもシリンダ内負圧が上限値を超えることがないように、吸気バルブ１０５のバルブタイミングを遅角させてあることになる。
【００８８】
そこで、ステップＳ３０１でfVTLRVTCOK＝１であると判別されると、ステップＳ３０２へ進み、ＶＥＬ機構１１２の制御軸１６を最小リフト側のストッパ位置に向けて回転させるべく、前記ＤＣサーボモータ１２１を制御する。
【００８９】
ステップＳ３０２では、前記ストッパ位置に対する押し付け状態を維持させるので、最小リフト位置方向への回転駆動力を弱くすることが好ましく、例えば、デューティ３０％程度の力で最小リフト位置方向へ回転駆動する。
【００９０】
図１６のフローチャートは、前記ステップＳ４の低リフト側学習処理を示し、ステップＳ４０１では、前記ＶＴＣ操作完了フラグfVTLRVTCOKに１がセットされているか否かを判別する。
【００９１】
ＶＴＣ操作完了フラグfVTLRVTCOKに０がセットされているときには、ステップＳ４０６へ進み、学習ディレーtVELMNDLYに所定時間（例えば１秒）をセットする。
【００９２】
ＶＴＣ操作完了フラグfVTLRVTCOKに１がセットされると、ステップＳ４０２へ進み、前記学習ディレーtVELMNDLYを所定値だけ減算する処理を行なう。
そして、次のステップＳ４０３では、前記学習ディレーtVELMNDLYが０にまで減算されたか否かを判別し、前記学習ディレーtVELMNDLYが０になるまでは、ステップＳ４０３からそのまま終了させることで、前記ＶＴＣ操作完了フラグfVTLRVTCOKに１がセットされてから、ステップＳ４０６で設定される所定時間が経過するまでは、学習が行なわれないようにする。
【００９３】
これは、ＶＴＣ操作完了フラグfVTLRVTCOKに１がセットされて、吸気バルブ１０５のバルブリフト量を最小にする制御を行なってから、実際にバルブリフト量が最小値になるまでに時間遅れがあるためである。
【００９４】
ステップＳ４０３で学習ディレーtVELMNDLYが０にまで減算されたと判断されると、ステップＳ４０４へ進み、そのときの角度センサ１２７で検出された制御軸１６の角度vADREVELが、それまでの低リフト側学習値vVELMNLRNよりも小さいか否かを判別する。
【００９５】
ここで、角度センサ１２７で検出された制御軸１６の角度vADREVELが、それまでの低リフト側学習値vVELMNLRNよりも小さい場合には、ステップＳ４０５へ進み、前記低リフト側学習値vVELMNLRNにそのときの検出角度vADREVELをセットする。
【００９６】
尚、上記では、最小リフト時の学習制御において、シリンダ内負圧が限界値を超えることがないように、吸気バルブ１０５のバルブタイミングを強制的に遅角させる構成としたが、前記ＶＴＣ機構１１３を排気バルブ１０７側にのみ備える場合には、排気バルブ１０７のバルブタイミングを強制的に遅角させ、吸気バルブ１０５と排気バルブ１０７との双方に前記ＶＴＣ機構１１３を備える場合には、双方のバルブタイミングを遅角させることで、シリンダ内負圧が限界値を超えないようにすることができる。
【００９７】
図１７，１８のフローチャートは、最大リフト時における角度センサ１２７の検出値を学習する高リフト側の学習処理を示す。
ステップＳ６０１では、機関運転条件から要求される吸気バルブ１０５のバルブリフト量が、最大リフト量であるか否かを判別する。
【００９８】
そして、要求バルブリフト量が最大リフト量であるときに、ステップＳ６０２へ進む。
ステップＳ６０２では、最大リフト学習終了フラグfVLMXLRENDに０がセットされているか否かを判別する。
【００９９】
最大リフト学習終了フラグfVLMXLRENDに１がセットされていて、最大リフト学習が終了しているときには、本ルーチンをそのまま終了させる。
最大リフト学習終了フラグfVLMXLRENDに０がセットされていると、ステップＳ６０３へ進む。
【０１００】
ステップＳ６０３では、角度センサ１２７で検出される制御軸１６の角度vADREVELが所定角度以上であるか否か、換言すれば、角度センサ１２７で検出されるバルブリフト量が所定リフト量以上であるか否かを判別する。
【０１０１】
前記所定角度は、角度センサ１２７の検出ばらつきがあっても、最大リフト側のストッパに突き当たる前の角度位置になるように設定される。
ここで、ステップＳ６０３で検出角度vADREVELが所定角度未満であると判別されたときには、ステップＳ６０４へ進む。
【０１０２】
ステップＳ６０４では、検出角度vADREVELと最大リフト量相当の目標角度との偏差に基づいて、前記ＤＣサーボモータ１２１をフィードバック制御し、検出角度vADREVELが最大リフト量相当の目標角度に一致するようにする。
【０１０３】
一方、検出角度vADREVELが所定角度以上になると、ステップＳ６０５に進み、検出角度vADREVELとは無関係に、制御軸１６を一定の制御信号で高リフト側に回転駆動させる。
【０１０４】
具体的には、例えばＯＮデューティ３０％程度の力で最大リフト方向へ回転駆動し、最大リフト側のストッパに比較的弱い力で押し付けられて、ストッパ位置を保持するようにする。
【０１０５】
ステップＳ６０６では、検出角度vADREVELが、前回までの高リフト側学習値vVELMXLRN以上であるか否かを判別する。
そして、検出角度vADREVELが前回までの高リフト側学習値vVELMXLRN未満であるときには、ステップＳ６０７に進み、学習ディレーtVELMXDLYに所定値をセットする。
【０１０６】
一方、検出角度vADREVELが前回までの高リフト側学習値vVELMXLRN以上になると、ステップＳ６０８へ進み、前記学習ディレーtVELMXDLYを所定値ずつ減算する処理を行なう。
【０１０７】
次のステップＳ６０９では、前記学習ディレーtVELMXDLYが０にまで減算されたか否かを判別する。
そして、前記学習ディレーtVELMXDLYが０にまで減算されるとステップＳ６１０に進み、そのときの検出角度vADREVELを高リフト側学習値vVELMXLRNにセットする。
【０１０８】
ステップＳ６１１では、最大リフト学習回数vVELMXLNCTをカウントアップし、ステップＳ６１２では、前記最大リフト学習回数vVELMXLNCTが所定値（例えば１０）に一致しているか否かを判別する。
【０１０９】
そして、vVELMXLNCT＝所定値（例えば１０）になると、ステップＳ６１３に進み、前記最大リフト学習終了フラグfVLMXLRENDに１をセットすることで、その後の学習が禁止されるようにする。
【０１１０】
前記最大リフト学習終了フラグfVLMXLRENDは、始動時に０に初期設定されるから、前記最大リフト側の学習は、１トリップ毎に所定回数以下に制限されることになる。
【０１１１】
上記最大リフト側の学習によると、最大リフト側のストッパへの押し当て状態を、最小限の力で保持させるから、学習時における可変動弁機構の劣化・故障、消費電力の増大を防止でき、更に、学習回数を制限することで、無駄な電力消費を防止できる。
【０１１２】
そして、学習後は、前記高リフト側学習値vVELMXLRNに基づいて最大リフト状態を正しく検出できるから、バルブリフト量を精度良く制御でき、特に、ストッパに押し当てられている状態で、更にバルブリフト量を大きくする方向にフィードバック制御されることを防止できる。
【０１１３】
図１９は、前記学習値vVELMNLRN，vVELMXLRN（換言すれば、センサ出力と実際のバルブリフト量との相関にばらつき）に基づいて、制御軸１６の角度（バルブリフト量）を正しく検出させるための処理を示す。
【０１１４】
ステップＳ５０１では、制御軸１６の仮実角度（仮実バルブリフト量）vREVELtmpを下式に基づいて算出する。
vREVELtmp＝mFULANG×(vADREVEL−vVELMNLRN)／(vVELMXLRN−vVELMNLRN)
上式で、mFULANGは、予め記憶される最大リフトから最大リフトまでの角度幅であり、上式によって、最小リフト学習値vVELMNLRNから最大リフト学習値vVELMXLRNまでの範囲における検出角度vADREVELを、角度幅mFULANG内の値の置き換える処理が行なわれる（図２０参照）。
【０１１５】
次のステップＳ５０２では、ステップＳ５０１で求めた仮実角度（仮実バルブリフト量）vREVELtmpと０との大きい方を選択して、該選択した方をvREVELtmpにセットする。
【０１１６】
更に、ステップＳ５０３では、前記角度幅mFULANGと前記ステップＳ５０２で設定したvREVELtmpとの小さい方を、最終的な検出実角度vREVELにセットする。尚、上記実施形態では、最小リフト量相当値の学習を、燃料カット中に行なわせる構成としたが、例えば機関の停止中に行なわせる構成としても良い。
【０１１７】
ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載する。
（イ）請求項３記載の可変動弁機構の制御装置において、
前記可変動弁機構が、モータで回転駆動される制御軸の回転角に応じてバルブリフト量が連続的に変化する機構であり、
前記リフト量センサで検出されるリフト量が所定値以上になると、所定のＯＮデューティで前記モータを高リフト方向に駆動させることを特徴とする可変動弁機構の制御装置。
【０１１８】
かかる構成によると、制御軸の回転範囲がストッパで制限されることで、最大リフト量が規定され、学習時に最大リフトに近づくと、制御軸を回転駆動するモータを所定のＯＮデューティで高リフト方向に駆動させることで、制御軸の回転を高リフト側で制限するストッパに、予め設定された一定の力で押し付けられる状態となる。
【０１１９】
従って、ストッパへの押し当て力が過大に制御され、可変動弁機構の劣化・故障、消費電力の増大が発生することを防止できる。
（ロ）請求項２記載の可変動弁機構の制御装置において、
前記最大リフト量に対応するセンサ出力の学習回数を、１トリップ当たり所定回数以下に制限することを特徴とする可変動弁機構の制御装置。
【０１２０】
かかる構成によると、キースイッチがＯＮされてからＯＦＦされるまでの１トリップの間に、所定回数だけ最大リフト量の学習が行なわれると、それ以上は学習が行なわれず、ストッパに向けて押し当てる状態を保持させる制御が行われない。
【０１２１】
従って、必要充分な学習を行なわせつつ、学習による可変動弁機構の劣化・故障、消費電力の増大を回避できる。
（ハ）請求項１〜３のいずれか１つに記載の可変動弁機構の制御装置において、機関の燃料カット中であって、かつ、前記バルブリフト量を最小値としたときにシリンダ内負圧が所定値以上にならない所定の運転条件において、前記バルブリフト量を強制的に最小値に制御し、該制御時における前記リフト量センサの出力を最小リフト量相当として学習し、該最小リフト量相当として学習した値と前記最大リフト量相当として学習した値との間を、バルブリフト量の可変範囲に割り当てて、センサ出力とバルブリフト量との相関を更新することを特徴とする可変動弁機構の制御装置。
【０１２２】
かかる構成によると、機関に対する燃料供給が一時的に停止される燃料カット中（例えば減速燃料カット中）であって、機関出力が要求されないときで、然も、センサ出力とバルブリフト量との相関を学習するためにバルブリフト量を強制的に最小値に制御したときにシリンダ内負圧が所定値以上にならない所定の運転条件において、バルブリフト量を強制的に可変範囲内の最小値に制御する。
【０１２３】
そして、この実際のバルブリフト量が最小値になっている状態でのセンサ出力を最小リフト量相当として学習し、最小リフト量相当として学習した値と前記最大リフト量相当として学習した値との間を、バルブリフト量の可変範囲に割り当てて、センサ出力とバルブリフト量との相関を更新する。
【０１２４】
従って、最小バルブ相当値を学習するために、バルブリフト量を強制的に最小値に制御しても、機関の運転性に影響を与えることがなく、かつ、シリンダ内負圧の増大によるオイル上がりの発生を防止できる一方、最小バルブ相当値と最大バルブ相当とで挟まれるセンサ出力範囲を、バルブリフト量の可変範囲に割り当てることで、バルブリフト量を全域に渡って精度良く検出できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態における内燃機関のシステム構成図。
【図２】ＶＥＬ（Variable valve Event and Lift）機構を示す断面図（図３のＡ−Ａ断面図）。
【図３】上記ＶＥＬ機構の側面図。
【図４】上記ＶＥＬ機構の平面図。
【図５】上記ＶＥＬ機構に使用される偏心カムを示す斜視図。
【図６】上記ＶＥＬ機構の低リフト時の作用を示す断面図（図３のＢ−Ｂ断面図）。
【図７】上記ＶＥＬ機構の高リフト時の作用を示す断面図（図３のＢ−Ｂ断面図）。
【図８】上記ＶＥＬ機構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９】上記ＶＥＬ機構のバルブタイミングとバルブリフトの特性図。
【図１０】上記ＶＥＬ機構における制御軸の回転駆動機構を示す斜視図。
【図１１】ＶＴＣ（Variable valve Timing Control）機構を示す縦断面図。
【図１２】実施形態における低リフト側学習のメインルーチンを示すフローチャート。
【図１３】前記低リフト側学習制御における学習許可条件の判定処理を示すフローチャート。
【図１４】前記低リフト側学習制御における吸気側ＶＴＣの操作処理を示すフローチャート。
【図１５】前記低リフト側学習制御におけるＶＥＬの最小リフト制御を示すフローチャート。
【図１６】前記低リフト側学習制御における学習処理を示すフローチャート。
【図１７】実施形態における高リフト側学習を示すフローチャート。
【図１８】実施形態における高リフト側学習を示すフローチャート。
【図１９】前記低リフト側及び高リフト側の学習結果に基づくリフト量の検出処理を示すフローチャート。
【図２０】前記学習結果に基づくリフト量の検出処理の特性を示す線図。
【符号の説明】
１０１…エンジン、１０４…電子制御スロットル、１０５…吸気バルブ、１０７…排気バルブ、１１２…ＶＥＬ機構（可変動弁機構）、１１３…ＶＴＣ機構（可変バルブタイミング機構）、１１４…エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）

Claims

バルブリフト量を可変とする可変動弁機構と、前記可変動弁機構によるバルブリフト量を検出するリフト量センサとを備え、前記リフト量センサで検出されるバルブリフト量と目標のバルブリフト量とに基づいて前記可変動弁機構の制御信号をフィードバック制御する可変動弁機構の制御装置において、
前記可変動弁機構においてストッパで規制される最大リフト量が前記目標のバルブリフト量であるときに、前記リフト量センサで検出されるリフト量が、前記最大リフト量よりも小さい所定値以上になると、前記可変動弁機構の制御信号のフィードバック制御を中止し、前記制御信号を、バルブリフト量を最大リフト量方向に変化させる所定の制御信号に切り換え、該切り換え後の前記リフト量センサの出力に基づいてセンサ出力とバルブリフト量との相関を学習することを特徴とする可変動弁機構の制御装置。
前記最大リフト量に対応するセンサ出力の学習回数を制限することを特徴とする請求項１記載の可変動弁機構の制御装置。
前記所定の制御信号に切り換えた後、前回までのストッパ位置相当値よりも前記リフト量センサで検出されるリフト量が大きい状態が所定時間以上継続したときに、前記リフト量センサの出力を最大リフト量相当として学習することを特徴とする請求項１又は２記載の可変動弁機構の制御装置。