JP2015175369A - エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの燃費と出力の向上を図ると共に、エンジンから排出される排気ガスの量を削減する。
【解決手段】本発明は、エンジン１４と、エンジン１４を制御する制御部８１と、を備えたエンジンの制御装置９０であって、エンジン１４は、燃焼室を開閉するバルブと、バルブを作動させる動弁装置４４と、を備え、動弁装置４４は、所定の回転軸を中心に回転することでバルブを作動させると共に回転軸方向にカムプロフィールが変化するカム５３と、カム５３を回転軸方向に移動させる駆動源４５と、カム５３の回転軸方向の位置を検出するカム位置センサー５４と、を備え、制御部８１は、エンジン１４の始動時にカム５３を回転軸方向一方側に最大限移動させた状態でカム位置センサー５４の検出値を確認し、この確認した検出値に基づいて算出される制御電圧によって駆動源４５を制御する。
【選択図】図８

Description

本発明は、自動二輪車等に設けられるエンジンの制御装置に関する。

従来、自動二輪車等に設けられるエンジンは、燃焼室を開閉するバルブと、このバルブを作動させる動弁装置と、を備えている。この動弁装置は、所定の回転軸を中心に回転することでバルブを作動させるカムを備えている。

ところで、上記の動弁装置の中には、回転軸方向にカムプロフィールが変化するカム（所謂「３次元カム」）を用いるものが存在する（例えば、特許文献１参照）。このようなカムを用いる場合には、回転軸方向にカムを移動させることで、カムのうちで運転条件に最適なバルブリフト特性を備えた領域によってバルブを作動させる。そのためには、カムの回転軸方向の位置をカム位置センサーによって精度よく検出することが重要である。

特開２０１３−２３８１９６号公報

しかしながら、動弁装置の構成部品の形状、大きさ、組付け精度等の個体差や動弁装置の構成部品の経時変化等に起因して、カム位置センサーの検出値とカムの実際の位置との間に大きなずれが生じる場合がある。このような場合には、カム位置センサーの検出値に基づいて算出される制御電圧と実際に必要とされる制御電圧の間にも大きなずれが生じてしまう。その結果、カムのうちで運転条件に最適なバルブリフト特性を備えた領域によってバルブを作動させることができなくなる。これに伴って、エンジンの燃費や出力が低下したり、エンジンから排出される排気ガスの量が増大したりする恐れがある。

そこで、本発明は上記の事情を考慮し、エンジンの燃費と出力の向上を図ると共に、エンジンから排出される排気ガスの量を削減することを目的とする。

本発明は、エンジンと、前記エンジンを制御する制御部と、を備えたエンジンの制御装置であって、前記エンジンは、燃焼室を開閉するバルブと、前記バルブを作動させる動弁装置と、を備え、前記動弁装置は、所定の回転軸を中心に回転することで前記バルブを作動させると共に前記回転軸方向にカムプロフィールが変化するカムと、前記カムを前記回転軸方向に移動させる駆動源と、前記カムの前記回転軸方向の位置を検出するカム位置センサーと、を備え、前記制御部は、前記エンジンの始動時に前記カムを前記回転軸方向一方側に最大限移動させた状態で前記カム位置センサーの検出値を確認し、この確認した検出値に基づいて算出される制御電圧を用いて前記駆動源を制御することを特徴とする。

このような構成を採用することで、動弁装置の構成部品の形状、大きさ、組付け精度等の個体差や動弁装置の構成部品の経時変化等に起因するカム位置センサーの検出値とカムの実際の位置との間のずれを抑制することができる。これに伴って、カム位置センサーの検出値に基づいて算出される制御電圧と実際に必要とされる制御電圧の間のずれも抑制することができる。そのため、カムのうちで運転条件に最適なバルブリフト特性を備えた領域によってバルブを作動させることが可能となり、エンジンの燃費と出力を向上させることができると共に、エンジンから排出される排気ガスの量を削減することが可能となる。

前記駆動源は、前記エンジンの始動時に前記エンジンの回転数が所定の閾値に到達してから前記カムを前記回転軸方向一方側に最大限移動させても良い。

このような構成を採用することで、エンジンオイルが動弁装置の各部に十分に行き渡った状態でカムを回転軸方向一方側に最大限移動させることができる。これに伴って、カムを回転軸方向一方側にスムーズに移動させることが可能となる。

前記カムは、所定のバルブリフト量を有する低カム部と、前記低カム部よりもバルブリフト量が多い中カム部と、前記中カム部よりもバルブリフト量が多い高カム部と、を備えた多段階式３次元カムであり、前記低カム部によって前記バルブを作動させる低リフト位置と、前記中カム部によって前記バルブを作動させる中リフト位置と、前記高カム部によって前記バルブを作動させる高リフト位置と、前記回転軸方向一方側に最大限移動する確認用位置と、の間で移動可能に設けられ、前記低リフト位置から前記確認用位置までの距離は、前記中リフト位置から前記確認用位置までの距離及び前記高リフト位置から前記確認用位置までの距離よりも短くても良い。

エンジンの始動時には、カムが低リフト位置に保持されているのが通常である。そのため、上記のように低リフト位置から確認用位置までの距離を中リフト位置や高リフト位置から確認用位置までの距離よりも短くすることで、エンジンの始動時にカムを迅速に確認用位置に移動させることが可能となる。これに伴って、カム位置センサーの検出値の確認を短時間で完了することができる。

本発明によれば、エンジンの燃費と出力の向上を図ると共に、エンジンから排出される排気ガスの量を削減することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る自動二輪車を示す右側面図である。 本発明の一実施形態に係る自動二輪車のエンジンを示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る自動二輪車のエンジンにおいて、（ａ）は、カムハウジング、ボールスクリューハウジング及びナットフォークのフォーク本体を示す断面図であり、（ｂ）は、同底面図である。 本発明の一実施形態に係る自動二輪車において、吸気側動弁装置及びその周辺部を示す背面図である。 本発明の一実施形態に係る自動二輪車において、吸気側動弁装置及びその周辺部を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る自動二輪車において、（ａ）は、ナットフォークを示す平面図であり、（ｂ）は、同側面図である。 本発明の一実施形態に係る自動二輪車において、吸気カム及びその周辺部を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る自動二輪車の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る自動二輪車において、バルブリフト量とクランク角の関係を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係る自動二輪車において、（ａ）は、吸気カムが低リフト位置にある状態を示す斜視図であり、（ｂ）は、吸気カムが中リフト位置にある状態を示す斜視図であり、（ｃ）は、吸気カムが高リフト位置にある状態を示す斜視図であり、（ｄ）は、吸気カムが確認用位置にある状態を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る自動二輪車のエンジンにおいて、カム位置の学習制御を示すフローチャートである。

以下、図面に基づき、本発明の好適な実施形態について説明する。以下の実施形態では、本発明を自動二輪車１に適用した場合について説明する。以下、上下、左右、前後等の方向を示す語は、自動二輪車１の乗員から見た方向を基準として用いる。各図に適宜付される矢印Ｆｒ、Ｒｒ、Ｌ、Ｒは、それぞれ自動二輪車１の前方、後方、左方、右方を示している。

まず、図１を用いて、自動二輪車１の概要について説明する。

自動二輪車１には、骨組を構成する車体フレーム２が設けられ、車体フレーム２の前方から下方にかけて設けられたカウリング３により、車両前部が覆われている。車体フレーム２は、例えばツインチューブ型であり、車体フレーム２の前部上端に配置されたヘッドパイプ４と、ヘッドパイプ４から後下方に向かって延びる左右一対のメインフレーム５と、メインフレーム５の後部から後上方に向かって延びる左右一対のシートレール６と、を主体として構成されている。

ヘッドパイプ４には、左右一対のフロントフォーク７が支持されている。フロントフォーク７の下端には前輪８が軸支され、フロントフォーク７の上端にはハンドルバー１０が固定され、ハンドルバー１０の左右両端部にはハンドルグリップ１１が設けられている。

左右一対のメインフレーム５の間には燃料タンク１２が設けられ、燃料タンク１２の後方には運転者シート１３が設けられている。燃料タンク１２の下方にはエンジン１４が搭載されている。左右一対のメインフレーム５の後下部にはピボット軸１５が架設され、ピボット軸１５にはスイングアーム１６の前端部が上下方向揺動可能に支持されている。スイングアーム１６の後端部には後輪１７が軸支されている。

次に、図２〜図７を用いて、エンジン１４について更に詳細に説明する。エンジン１４は、例えば、並列４気筒型エンジンである。

図２に示されるように、エンジン１４は、クランクケース２０と、クランクケース２０から上方に延びるシリンダー２１と、シリンダー２１から上方に延びるシリンダーヘッド２２と、シリンダーヘッド２２の上側を覆うヘッドカバー２３と、を備えている。なお、図２において、クランクケース２０及びシリンダー２１は、その概略のみが一点鎖線で表示されている。

クランクケース２０内には、クランク軸２４が軸支されている。クランク軸２４は、シリンダー２１内に往復動可能に収納されたピストン２５とコンロッド２６を介して接続されており、ピストン２５の往復動がコンロッド２６を介してクランク軸２４の回転に変換されるように構成されている。

シリンダー２１とシリンダーヘッド２２の間には、燃焼室２７が形成されている。燃焼室２７の後部には、吸気口２８が形成されている。吸気口２８は、シリンダーヘッド２２の後面に開口された吸気ポート３０と連通している。吸気ポート３０には、エアクリーナー（図示せず）や燃料噴射装置（図示せず）が接続されており、エアクリーナーから導入された空気と燃料噴射装置から噴射された燃料が混合された後、吸気口２８を介して燃焼室２７に導入されるように構成されている。

燃焼室２７の前部には、排気口３１が形成されている。排気口３１は、シリンダーヘッド２２の前面に開口された排気ポート３２と連通している。排気ポート３２には、排気管（図示せず）が接続されており、燃焼室２７からの排気が、排気口３１、排気ポート３２及び排気管を介して排出されるように構成されている。

シリンダーヘッド２２の後部には、吸気バルブ３３が気筒ごとに２個ずつ設けられている。吸気バルブ３３は、所定の軸方向（本実施形態では、上方に向かって後方に傾斜する方向）に延びている。吸気バルブ３３は、その軸方向に移動することで燃焼室２７の吸気口２８を開閉するように構成されている。吸気バルブ３３は、吸気側バルブスプリング３４によって燃焼室２７の吸気口２８を閉止する方向（本実施形態では上方）に付勢されている。

シリンダーヘッド２２の前部には、排気バルブ３５が気筒ごとに２個ずつ設けられている。排気バルブ３５は、所定の軸方向（本実施形態では、上方に向かって前方に傾斜する方向）に延びている。排気バルブ３５は、その軸方向に移動することで燃焼室２７の排気口３１を開閉するように構成されている。排気バルブ３５は、排気側バルブスプリング３６によって燃焼室２７の排気口３１を閉止する方向（本実施形態では上方）に付勢されている。

シリンダーヘッド２２の上部には、カムハウジング３７が設けられ、カムハウジング３７の後上方には、ボールスクリューハウジング３８が設けられている。図３（ａ）、図３（ｂ）に示されるように、カムハウジング３７には、基部用第１ストッパー４０と基部用第２ストッパー４１が左右方向に間隔をおいて設けられている。ボールスクリューハウジング３８には、前後一対のアーム部用第１ストッパー４２と前後一対のアーム部用第２ストッパー４３が左右方向に間隔をおいて設けられている。

図２に示されるように、シリンダーヘッド２２の後上部には、吸気バルブ３３の上方に吸気側動弁装置４４が設けられている。図４、図５に示されるように、吸気側動弁装置４４は、シリンダーヘッド２２の右後隅に設けられる駆動モーター４５（駆動源）と、駆動モーター４５の左方に設けられるボールスクリュー４６と、ボールスクリュー４６に支持されるスライドナット４７と、スライドナット４７に固定されるナットフォーク４８と、ボールスクリュー４６の前方に配置されるカムフォークシャフト５０と、カムフォークシャフト５０に固定されるカムフォーク５１と、カムフォークシャフト５０の下方に配置されるカムシャフト５２と、カムシャフト５２に支持される吸気カム５３と、シリンダーヘッド２２の左後隅に設けられるカム位置センサー５４と、を備えている。

駆動モーター４５には、左方に向かって突出する出力軸５５が設けられている。出力軸５５の外周には出力ギヤ５６が設けられており、駆動モーター４５の駆動に伴って出力軸５５と出力ギヤ５６が一体に回転するように構成されている。

ボールスクリュー４６は、左右方向に延びている。ボールスクリュー４６の右端部には接続ギヤ５７が設けられている。接続ギヤ５７は、駆動モーター４５の出力ギヤ５６と噛合している。これにより、駆動モーター４５の駆動に伴ってボールスクリュー４６が回転するようになっている。ボールスクリュー４６は、ボールスクリューハウジング３８（図２等参照）に収容されている。

図４、図５に示されるように、スライドナット４７は、ボールスクリュー４６の外周に噛合している。スライドナット４７は、回転が規制された状態で設けられており、ボールスクリュー４６の回転に伴って左右方向に移動するように構成されている。

図６（ａ）、図６（ｂ）に示されるように、ナットフォーク４８は、フォーク本体６０と、フォーク本体６０から前方に向かって張り出すベースプレート６１と、を備えている。フォーク本体６０は、スライドナット４７の外周面に固定されている。これにより、スライドナット４７が左右方向に移動すると、ナットフォーク４８がスライドナット４７と一体的に左右方向に移動するようになっている。フォーク本体６０は、基部６２と、基部６２から二又に分岐するアーム部６３と、を備えており、略Ｃ字状を成している。ベースプレート６１は、平板状を成しており、左右方向に延びている。

図４、図５に示されるように、カムフォークシャフト５０は、左右方向に延びている。カムフォークシャフト５０は、カムハウジング３７に設けられた複数個（本実施形態では５個）の軸受部６４によって左右方向に移動可能に支持されている。

カムフォーク５１は、カムフォークシャフト５０の外周に固定されており、カムフォークシャフト５０と一体的に左右方向に移動するようになっている。カムフォーク５１は、左右方向に間隔をおいて４個設けられている。４個のカムフォーク５１のうちの左右方向中央の２個は、ナットフォーク４８のベースプレート６１の左右両端部に固定されている。これにより、ナットフォーク４８が左右方向に移動すると、カムフォークシャフト５０及びカムフォーク５１がナットフォーク４８と一体的に左右方向に移動するようになっている。

カムシャフト５２は、左右方向に延びている。カムシャフト５２の右端部には、カムスプロケット６５が設けられている。カムスプロケット６５は、クランク軸２４（図４、図５では図示せず）とカムチェーン（図示せず）を介して接続されている。

吸気カム５３は、カムシャフト５２に周設されており、左右方向に延びる回転軸Ｙを中心にカムシャフト５２と一体的に回転するように設けられている。つまり、本実施形態では、左右方向が吸気カム５３の回転軸方向である。吸気カム５３は、カムシャフト５２に対して左右方向に移動可能に設けられている。吸気カム５３は、左右方向に間隔をおいて４個設けられている。

図７に示されるように、吸気カム５３の右端部は、ベアリング６６を介してカムフォーク５１に取り付けられている。これにより、吸気カム５３がカムフォーク５１と一体的に左右方向に移動可能となっている。

吸気カム５３は、所謂「３次元カム」であり、左右方向（回転軸方向）にカムプロフィールが変化している。吸気カム５３には、外径側に向かって隆起するカムロブ６７が設けられている。カムロブ６７の右端部（左右方向一端部）には低カム部６８が設けられ、カムロブ６７の左右方向中央部には中カム部６９が設けられ、カムロブ６７の左端部（左右方向他端部）には、高カム部７０が設けられている。低カム部６８、中カム部６９及び高カム部７０は、左右方向に対して平行に設けられている。カム部６８〜７０のカムプロフィールは、低カム部６８、中カム部６９、高カム部７０の順に大きくなっている。

吸気カム５３のカムロブ６７には、低カム部６８と中カム部６９の間に第１移行部７１が設けられ、中カム部６９と高カム部７０の間に第２移行部７２が設けられている。第１移行部７１及び第２移行部７２は、右方から左方に向かって徐々に拡径しており、左右方向に対して傾斜している。

以上のように、本実施形態の吸気カム５３は、左右方向（回転軸方向）の一端部から他端部まで連続的にカムプロフィールが変化する無段階式３次元カムでは無く、カムプロフィールが変化しない部分（低カム部６８、中カム部６９、高カム部７０）の間にカムプロフィールが変化する部分（第１移行部７１、第２移行部７２）が配置される３段階式３次元カム（多段階式３次元カム）である。

吸気カム５３の下方には、タペット７３が設けられている。タペット７３は、タペットガイド７４に支持されている。タペット７３は、左右方向に延びるタペットアーム７５と、タペットアーム７５の左右方向中央部に回転可能に支持されるタペットローラー７６と、を備えている。タペットアーム７５の左右両端部は、吸気バルブ３３の上端部の上方に位置している。タペットアーム７５の左右両端部と吸気バルブ３３の上端部の間には、シム５８が介装されている。タペットローラー７６は、吸気カム５３に当接している。

カム位置センサー５４（図４、図５参照）は、ロータリーエンコーダー等によって構成されている。カム位置センサー５４は、吸気カム５３の左右方向（回転軸方向）の位置を検出するように構成されている。なお、カム位置センサー５４は、吸気カム５３の左右方向の位置を直接検出しても良いし、吸気カム５３と一体的に左右方向に移動する部材（例えば、スライドナット４７、ナットフォーク４８、カムフォークシャフト５０又はカムフォーク５１）の位置を検出することで、吸気カム５３の左右方向の位置を間接的に検出しても良い。

図２に示されるように、シリンダーヘッド２２の前上部には、排気バルブ３５の上方に排気側動弁装置７７が設けられている。排気側動弁装置７７は、排気カムシャフト７８と一体に回転する排気カム７９を備えている。排気カム７９は、３次元カムによって構成される吸気カム５３とは異なり、平板状のカムによって構成されている。排気側動弁装置７７の詳細については、説明を省略する。

次に、自動二輪車１の構成について、主に図８を用いて更に説明する。

エンジン１４は、制御部８１に接続されている。制御部８１は、例えば、ＥＣＵ（Engine Control Unit）等によって構成されており、エンジン１４を制御している。制御部８１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＯＭ（Read-Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶部と、を備えており、記憶部に記憶されたプログラムに従って各種処理を実行する機能を有している。

制御部８１は、エンジン１４の吸気側動弁装置４４に設けられた駆動モーター４５と接続されており、制御部８１からの信号に基づいて駆動モーター４５が駆動するようになっている。

制御部８１は、エンジン１４の吸気側動弁装置４４に設けられたカム位置センサー５４に接続されており、カム位置センサー５４の検出値が、制御部８１に出力されるようになっている。

前述のように、エンジン１４にはクランク軸２４が設けられている。クランク軸２４は、クラッチ８２及び変速機８３を介して後輪１７に接続されており、クランク軸２４の回転が後輪１７に伝達されることで、後輪１７が回転するように構成されている。

制御部８１は、アクセルグリップ８５に接続されており、アクセルグリップ８５の操作量が制御部８１に出力されるようになっている。

制御部８１は、イグニッションスイッチ８６に接続されている。そして、イグニッションスイッチ８６がＯＦＦからＯＮに切り替わると、制御部８１がエンジン１４を始動させ、イグニッションスイッチ８６がＯＮからＯＦＦに切り替わると、制御部８１がエンジン１４を停止させるように構成されている。

上記のように構成された自動二輪車１の走行時には、エンジン１４のクランク軸２４が回転する。このようにクランク軸２４が回転すると、この回転がカムチェーン（図示せず）を介してカムシャフト５２に伝達され、カムシャフト５２が回転する。このようにカムシャフト５２が回転すると、回転軸Ｙを中心に吸気カム５３が回転し、吸気カム５３に設けられたカム部６８〜７０のいずれかがタペット７３のタペットローラー７６を下方に押圧する。これに伴って、タペット７３のタペットアーム７５がシム５８を介して吸気バルブ３３を下方に押圧し、吸気バルブ３３が燃焼室２７の吸気口２８を開放する。以上のようにして、吸気カム５３のカム部６８〜７０のいずれかが吸気バルブ３３を作動させる。

図９に示されるように、低カム部６８は、所定のバルブリフト量を有し、中カム部６９は、低カム部６８よりもバルブリフト量が多く、高カム部７０は、中カム部６９よりもバルブリフト量が更に多い。つまり、吸気カム５３のカム部６８〜７０が吸気バルブ３３を作動させるときのバルブリフト量は、低カム部６８、中カム部６９、高カム部７０の順に多くなる。

また、吸気バルブ３３が開くタイミング（クランク角）は、低カム部６８、中カム部６９、高カム部７０の順に早くなる。つまり、カム部６８〜７０のうちで吸気バルブ３３が開くタイミングが最も遅いのは低カム部６８であり、吸気バルブ３３が開くタイミングが最も早いのは高カム部７０である。

また、吸気バルブ３３が閉じるタイミング（クランク角）は、低カム部６８、中カム部６９、高カム部７０の順に遅くなる。つまり、カム部６８〜７０のうちで吸気バルブ３３が閉じるタイミングが最も早いのは低カム部６８であり、吸気バルブ３３が閉じるタイミングが最も遅いのは高カム部７０である。

以上のように本実施形態では、バルブリフト特性（バルブリフト量及びバルブリフトタイミング）が異なるカム部６８〜７０によって吸気バルブ３３を作動させている。つまり、本実施形態の吸気側動弁装置４４は、所謂「可変動弁装置」である。なお、排気バルブ３５を作動させる排気カム７９については、バルブリフト特性（バルブリフト量及びバルブリフトタイミング）は一定である。

また、上記のように構成された自動二輪車１の走行時には、エンジン１４の回転数又はアクセルグリップ８５の操作量に応じて制御部８１が駆動モーター４５を駆動させる。このように駆動モーター４５が駆動すると、ボールスクリュー４６が回転し、ボールスクリュー４６の外周に噛合するスライドナット４７が左右方向に移動する。このようにスライドナット４７が左右方向に移動すると、ナットフォーク４８、カムフォークシャフト５０、カムフォーク５１及び吸気カム５３が左右方向に移動する。以上のようにして、駆動モーター４５が吸気カム５３を左右方向に移動させる。

図１０（ａ）は、吸気カム５３の低カム部６８がタペット７３のタペットローラー７６を押圧する位置、即ち、吸気カム５３の低カム部６８によって吸気バルブ３３を作動させる位置に吸気カム５３が保持されている状態を示している。以下、この時の吸気カム５３の位置を、「低リフト位置」と称する。

図１０（ｂ）に示されるように、駆動モーター４５によって吸気カム５３を低リフト位置から右側に移動させると、吸気カム５３の中カム部６９がタペット７３のタペットローラー７６を押圧する位置、即ち、吸気カム５３の中カム部６９によって吸気バルブ３３を作動させる位置に吸気カム５３が保持される。以下、この時の吸気カム５３の位置を、「中リフト位置」と称する。

図１０（ｃ）に示されるように、駆動モーター４５によって吸気カム５３を中リフト位置から更に右側に移動させると、吸気カム５３の高カム部７０がタペット７３のタペットローラー７６を押圧する位置、即ち、高カム部７０によって吸気バルブ３３を作動させる位置に吸気カム５３が保持される。以下、この時の吸気カム５３の位置を、「高リフト位置」と称する。

図１０（ｄ）は、駆動モーター４５によって吸気カム５３を左側（左右方向一方側）に最大限移動させた状態を示している。以下、この時の吸気カム５３の位置を、「確認用位置」と称する。

以上のように、本実施形態では、低リフト位置、中リフト位置、高リフト位置及び確認用位置の間で吸気カム５３が移動可能となっている。図１０の最下部に示されるように、低リフト位置から確認用位置までの距離ｄ１は、中リフト位置から確認用位置までの距離ｄ２及び高リフト位置から確認用位置までの距離ｄ３よりも短い。

次に、上記のように構成された自動二輪車１におけるカム位置の学習制御について、主に図１１を用いて説明する。

自動二輪車１の運転が開始される時には、運転者が自動二輪車１のイグニッションスイッチ８６をＯＦＦからＯＮに切り替える（ステップＳ１０１）。

このようにイグニッションスイッチ８６がＯＮになると、制御部８１がエンジン１４を始動させる（ステップＳ１０２）。なお、エンジン１４の始動時には、通常、吸気カム５３が低リフト位置に保持されている。

エンジン１４の始動から一定時間が経過すると、エンジン１４の回転数Ｎが所定の閾値Ｎｔｈに到達する（ステップＳ１０３）。

このようにエンジン１４の回転数Ｎが所定の閾値Ｎｔｈに到達すると、制御部８１は、カム位置の学習制御を開始する。具体的には、制御部８１は、駆動モーター４５によって吸気カム５３を左側（左右方向一方側）に最大限移動させる（ステップＳ１０４）。換言すると、制御部８１は、駆動モーター４５によって吸気カム５３を低リフト位置から確認用位置に移動させる。これに伴って、図３に実線で示されるように、ナットフォーク４８のフォーク本体６０の基部６２がカムハウジング３７の基部用第１ストッパー４０に当接すると共に、ナットフォーク４８のフォーク本体６０のアーム部６３がボールスクリューハウジング３８のアーム部用第１ストッパー４２に当接する。

次に、制御部８１は、上記のように吸気カム５３を左側（左右方向一方側）に最大限移動させた状態で、カム位置センサー５４の検出値Ａを確認する（ステップＳ１０５）。

次に、制御部８１は、ステップＳ１０５で確認したカム位置センサー５４の検出値Ａに基づいて、低リフト位置における制御電圧Ｖ_１を算出する。制御電圧Ｖ_１の具体的な算出手順としては、例えば、制御部８１は、予め設定された目標値とステップＳ１０５で確認したカム位置センサー５４の検出値Ａとの偏差を算出し、この偏差の積分値から制御電圧Ｖ_１を算出する。もちろん、制御部８１は、他の算出方法によって制御電圧Ｖ_１を算出しても良い。制御部８１は、制御電圧Ｖ_１を算出するのと同様の手順によって、中リフト位置における制御電圧Ｖ_２及び高リフト位置における制御電圧Ｖ_３を算出する（ステップＳ１０６）。

これにより、カム位置の学習制御が完了する。このカム位置の学習制御は、イグニッションスイッチ８６がＯＮになってエンジン１４が始動する度に行われる。

カム位置の学習制御が完了すると、制御部８１は、運転条件に応じて、制御電圧Ｖ_１〜Ｖ_３のいずれかを駆動モーター４５に入力する。これに伴って、駆動モーター４５が吸気カム５３を低リフト位置、中リフト位置又は高リフト位置のいずれかに移動させる（Ｓ１０７）。それ以後は、運転条件に応じて吸気カム５３を低リフト位置、中リフト位置、高リフト位置の間で移動させながら、通常運転が行われる（Ｓ１０８）。

本実施形態では上記のように、エンジン１４の始動時に吸気カム５３を左側（回転軸方向一方側）に最大限移動させた状態でカム位置センサー５４の検出値Ａを制御部８１が確認し、この確認した検出値Ａに基づいて算出される制御電圧Ｖ_１〜Ｖ_３を用いて制御部８１が駆動モーター４５を制御している。そのため、吸気側動弁装置４４の構成部品の形状、大きさ、組付け精度等の個体差や吸気側動弁装置４４の構成部品の経時変化等に起因するカム位置センサー５４の検出値Ａと吸気カム５３の実際の位置との間のずれを抑制することができる。これに伴って、カム位置センサー５４の検出値Ａに基づいて算出される制御電圧Ｖ_１〜Ｖ_３と実際に必要とされる制御電圧の間のずれも抑制することができる。そのため、吸気カム５３のうちで運転条件に最適なバルブリフト特性を備えた領域（低カム部６８、中カム部６９又は高カム部７０）によって吸気バルブ３３を作動させることが可能となり、エンジン１４の燃費と出力を向上させることができると共に、エンジン１４から排出される排気ガスの量を削減することが可能となる。

また、本実施形態では、駆動モーター４５によって吸気カム５３を左側に最大限移動させると、ナットフォーク４８のフォーク本体６０の基部６２がカムハウジング３７の基部用第１ストッパー４０に当接すると共に、ナットフォーク４８のフォーク本体６０のアーム部６３がボールスクリューハウジング３８のアーム部用第１ストッパー４２に当接するようになっている。このような構成を採用することで、吸気カム５３の左右方向の位置をより精度良く検出することが可能となる。

特に、本実施形態では前述のように、３段階式３次元カム（多段階式３次元カム）によって吸気カム５３を構成している。そのため、無段階式３次元カムによって吸気カム５３を構成する場合と比較して、吸気カム５３の位置を精度良く検出する要請が大きい。従って、カム位置の学習制御を用いて吸気カム５３の位置を精度良く検出する意義が大きい。

また、駆動モーター４５は、エンジン１４の始動時にエンジン１４の回転数Ｎが所定の閾値Ｎｔｈに到達してから吸気カム５３を左側（回転軸方向一方側）に最大限移動させている。このような構成を採用することで、エンジンオイルが吸気側動弁装置４４の各部に十分に行き渡った状態で吸気カム５３を左側に最大限移動させることができる。これに伴って、吸気カム５３を左側にスムーズに移動させることが可能となる。

また、本実施形態では、低リフト位置から確認用位置までの距離ｄ１が、中リフト位置から確認用位置までの距離ｄ２及び高リフト位置から確認用位置までの距離ｄ３よりも短い。つまり、確認用位置は低リフト位置付近に設定され、中リフト位置から低リフト位置への移動方向で低リフト位置を越えた位置であって、中リフト位置から低リフト位置への移動方向で最大に移動した位置に、確認用位置は設定されている。そのため、エンジン１４の始動時に、低リフト位置から確認用位置まで吸気カム５３を迅速に移動させることが可能となる。これに伴って、カム位置の学習制御を短時間で完了することができる。

本実施形態では、３段階式３次元カムによって吸気カム５３を構成する場合について説明したが、他の異なる実施形態では、２段階式又は４段階式以上の多段階式３次元カムによって吸気カム５３を構成しても良い。また、更に他の異なる実施形態では、左右方向（回転軸方向）の一端部から他端部まで連続的にカムプロフィールが変化する無段階式３次元カムによって吸気カム５３を構成しても良い。

本実施形態では、吸気カム５３のみを３次元カムによって構成する場合について説明したが、他の異なる実施形態では、吸気カム５３と排気カム７９の両方を３次元カムによって構成しても良いし、排気カム７９のみを３次元カムによって構成しても良い。

本実施形態では、カム位置の学習制御の際に、吸気カム５３を左側（低リフト位置に近接する側）に最大限移動させる場合について説明したが、他の異なる実施形態では、吸気カム５３を右側（高リフト位置に近接する側）に最大限移動させても良い。この場合には、図３に二点鎖線で示されるように、ナットフォーク４８のフォーク本体６０の基部６２がカムハウジング３７の基部用第２ストッパー４１に当接すると共に、ナットフォーク４８のフォーク本体６０のアーム部６３がボールスクリューハウジング３８のアーム部用第２ストッパー４３に当接することになる。

本実施形態では、吸気カム５３を左側（回転軸方向一方側）に最大限移動させた時に、ナットフォーク４８の一部がストッパーに当接する場合について説明した。一方で、他の異なる実施形態では、スライドナット４７、カムフォークシャフト５０、カムフォーク５１又は吸気カム５３の一部がストッパーに当接しても良い。つまり、吸気カム５３又は吸気カム５３と一体的に左右方向に移動する部材のいずれをストッパーに当接させても構わない。

本実施形態では、低リフト位置と確認用位置がずれている場合（低リフト位置から確認用位置までの距離ｄ１が０でない場合）について説明した。一方で、他の異なる実施形態では、低リフト位置と確認用位置が一致していても良い（低リフト位置から確認用位置までの距離ｄ１が０であっても良い。）

本実施形態では、並列４気筒型エンジンに本発明の構成を適用したが、他の異なる実施形態では、単気筒型エンジンやＶ型エンジン等の並列４気筒型エンジン以外のエンジンに本発明の構成を適用することも可能である。

本実施形態では、本発明の構成を自動二輪車１のエンジン１４に適用したが、他の異なる実施形態では、自動車その他の車両のエンジン等に本発明の構成を適用することも可能である。

１４ エンジン
２７ 燃焼室
３３ 吸気バルブ（バルブ）
４４ 吸気側動弁装置（動弁装置）
４５ 駆動モーター（駆動源）
５３ 吸気カム（カム）
５４ カム位置センサー
６８ 低カム部
６９ 中カム部
７０ 高カム部
８１ 制御部
Ｙ （吸気カムの）回転軸

Claims (3)

1. エンジンと、前記エンジンを制御する制御部と、を備えたエンジンの制御装置であって、
   前記エンジンは、
   燃焼室を開閉するバルブと、
   前記バルブを作動させる動弁装置と、を備え、
   前記動弁装置は、
   所定の回転軸を中心に回転することで前記バルブを作動させると共に前記回転軸方向にカムプロフィールが変化するカムと、
   前記カムを前記回転軸方向に移動させる駆動源と、
   前記カムの前記回転軸方向の位置を検出するカム位置センサーと、を備え、
   前記制御部は、前記エンジンの始動時に前記カムを前記回転軸方向一方側に最大限移動させた状態で前記カム位置センサーの検出値を確認し、この確認した検出値に基づいて算出される制御電圧を用いて前記駆動源を制御することを特徴とするエンジンの制御装置。
2. 前記駆動源は、前記エンジンの始動時に前記エンジンの回転数が所定の閾値に到達してから前記カムを前記回転軸方向一方側に最大限移動させることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御装置。
3. 前記カムは、
   所定のバルブリフト量を有する低カム部と、
   前記低カム部よりもバルブリフト量が多い中カム部と、
   前記中カム部よりもバルブリフト量が多い高カム部と、を備えた多段階式３次元カムであり、
   前記低カム部によって前記バルブを作動させる低リフト位置と、
   前記中カム部によって前記バルブを作動させる中リフト位置と、
   前記高カム部によって前記バルブを作動させる高リフト位置と、
   前記回転軸方向一方側に最大限移動する確認用位置と、の間で移動可能に設けられ、
   前記低リフト位置から前記確認用位置までの距離は、前記中リフト位置から前記確認用位置までの距離及び前記高リフト位置から前記確認用位置までの距離よりも短いことを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジンの制御装置。

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