(57)【要約】【課題】多段可変式の可変動弁機構を備える内燃機関において、バルブ特性の変更途中におけるバルブ特性を推定することができる制御装置を提供する。【解決手段】内燃機関は、吸気バルブ３１のバルブ特性を変更する可変機構部３００と、可変機構部３００を作動させるコントロールシャフト３４０と、コントロールシャフト３４０を駆動するモータ２１０とを備え、予め決められた複数のバルブ特性の中からいずれかのバルブ特性を選択することによりバルブ特性を多段階に変更する多段可変式の可変動弁機構６００を備えている。機関用制御装置１００は、バルブ特性を変更する前のバルブ特性と、バルブ特性の変更途中におけるバルブ特性の推定変化速度とに基づき、バルブ特性の変更途中におけるバルブ特性を推定するとともに、推定変化速度を機関回転速度に基づいて可変設定する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関バルブのバルブ特性を変更する可変機構部と、前記可変機構部を作動させるコントロールシャフトと、前記コントロールシャフトを駆動する電動モータとを備え、予め決められた複数のバルブ特性の中からいずれかのバルブ特性を選択することによりバルブ特性を多段階に変更する多段可変式の可変動弁機構を備える内燃機関の制御装置であって、
バルブ特性を変更する前のバルブ特性と、バルブ特性の変更途中におけるバルブ特性の推定変化速度とに基づき、バルブ特性の変更途中におけるバルブ特性を推定するとともに、前記推定変化速度を機関回転速度に基づいて可変設定する
ことを特徴とする可変動弁機構付き内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記推定変化速度は、機関回転速度に応じて変化する力であって前記コントロールシャフトに作用する軸力の大きさに応じて可変設定される
請求項１に記載の可変動弁機構付き内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記推定変化速度は、機関回転速度及び機関温度に基づいて可変設定される
請求項１または２に記載の可変動弁機構付き内燃機関の制御装置。
【請求項４】
機関温度の増大に伴って潤滑油の粘度が低くなるほど前記推定変化速度は速い速度に設定される
請求項３に記載の可変動弁機構付き内燃機関の制御装置。
【請求項５】
機関温度の増大に伴って前記電動モータの出力トルクが低くなるほど前記推定変化速度は遅い速度に設定される
請求項３に記載の可変動弁機構付き内燃機関の制御装置。
【請求項６】
バルブ特性の変更途中における実際のバルブ特性の変化速度と前記推定変化速度との差異に応じて前記推定変化速度を修正する
請求項１〜５のいずれか１項に記載の可変動弁機構付き内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記コントロールシャフトの動作方向と前記コントロールシャフトに作用する軸力の作用方向とが逆のときに、前記軸力が所定値よりも大きいときには、前記軸力が前記所定値以下のときに比べてバルブ特性の変更量を小さくする
請求項１〜６のいずれか１項に記載の可変動弁機構付き内燃機関の制御装置。
【請求項８】
バルブ特性の変更途中において推定される前記バルブ特性に基づき、バルブ特性の変更途中における吸入空気量を推定する
請求項１〜７のいずれか１項に記載の可変動弁機構付き内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変動弁機構を備える内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
吸気バルブや排気バルブといった機関バルブのバルブ特性を機関運転状態に応じて変更する可変動弁機構として、バルブ特性を無段階に変更する可変動弁機構（例えば特許文献１等に記載の可変動弁機構）が知られている。
【０００３】
ここで、内燃機関では、例えばエアモデルによる吸入空気量の推定を行うことがあり、そうした吸入空気量の推定に際して、バルブ特性の推定値を利用することがある。
連続可変型の可変動弁機構では、バルブ特性の目標値が変更されたとき、その目標値は徐々に変更されていくため、目標値変化に対して実際のバルブ特性は大きく乖離することなく、良好な状態で追従していく。従って、バルブ特性の変更途中におけるバルブ特性は目標値とほぼ等しくなっており、徐々に変更されていく目標値自体を、バルブ特性の変更途中におけるバルブ特性の推定値とすることができる。
【０００４】
他方、連続可変型の可変動弁機構の他に、バルブ特性を段階的に変更する可変動弁機構（例えば特許文献２等に記載の可変動弁機構）も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２６３０１５号公報
【特許文献２】特開２００４−３３９９５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
バルブ特性を段階的に変更する多段可変式の可変動弁機構では、連続可変型の可変動弁機構と異なり、バルブ特性の目標値が変更されたとき、その目標値はステップ状に大きく変更されるため、目標値変化に対して実際のバルブ特性が速やかに追従することは困難である。従って、多段可変式の可変動弁機構では、バルブ特性の目標値自体を、バルブ特性の変更途中におけるバルブ特性の推定値とすることはできず、新たな推定態様を創作する必要がある。
【０００７】
本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、多段可変式の可変動弁機構を備える内燃機関において、バルブ特性の変更途中におけるバルブ特性を推定することができる制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する可変動弁機構付き内燃機関の制御装置は、機関バルブのバルブ特性を変更する可変機構部と、可変機構部を作動させるコントロールシャフトと、コントロールシャフトを駆動する電動モータとを備え、予め決められた複数のバルブ特性の中からいずれかのバルブ特性を選択することによりバルブ特性を多段階に変更する多段可変式の可変動弁機構を備える内燃機関の制御装置であって、バルブ特性を変更する前のバルブ特性と、バルブ特性の変更途中におけるバルブ特性の推定変化速度とに基づいてバルブ特性の変更途中におけるバルブ特性を推定するとともに、推定変化速度を機関回転速度に基づいて可変設定するようにしている。
【０００９】
同構成では、バルブ特性を変更する前のバルブ特性と、この変更前のバルブ特性から別のバルブ特性に変更する途中でのバルブ特性の推定変化速度に基づき、バルブ特性の変更途中におけるバルブ特性を推定するようにしている。
【００１０】
ここで、上記コントロールシャフトには、機関バルブを付勢するバルブスプリングの反力に起因して一方の軸方向に作用する力（以下、軸力という）が加わる。この軸力の作用方向と、電動モータによって駆動されるコントロールシャフトの駆動方向とが同一であれば、バルブ特性の変化速度は速くなる。一方、軸力の作用方向と、電動モータによって駆動されるコントロールシャフトの駆動方向とが逆であれば、バルブ特性の変化速度は遅くなる。
【００１１】
このようにバルブ特性の変化速度は軸力の影響を受けて変化するのであるが、その軸力の大きさは機関回転速度によって変化する傾向がある。そこで、同構成では、バルブ特性の推定変化速度を機関回転速度に基づいて可変設定するようにしており、これにより軸力の影響を考慮して精度よく推定変化速度を設定することができる。従って、多段可変式の可変動弁機構において、バルブ特性の変更途中におけるバルブ特性を精度よく推定することができるようになる。
【００１２】
なお、上記制御装置において、推定変化速度は、機関回転速度に応じて変化する力であって前記コントロールシャフトに作用する軸力の大きさに応じて可変設定されることが好ましい。
【００１３】
また、上記制御装置において、推定変化速度は、機関回転速度及び機関温度に基づいて可変設定されることが好ましい。
バルブ特性の推定変化速度は、コントロールシャフトの動作速度と強い相関があり、コントロールシャフトの動作速度は、機関温度の影響を受けて変化する傾向がある。この点、同構成によれば、機関回転速度だけでなく、そうした機関温度も加味して推定変化速度が可変設定されるため、推定変化速度の精度を高めることができるようになる。なお、機関温度は、センサ等で機関温度を直接検出する他、機関の油温や冷却水温などで代用することができる。
【００１４】
上記制御装置において、推定変化速度は、機関温度の増大に伴って潤滑油の粘度が低くなるほど速い速度に設定されることが好ましい。
機関温度の増大に伴って潤滑油の粘度が低くなるほど、コントロールシャフトが動作するときのフリクションが小さくなるため、コントロールシャフトの動作速度は速くなり、バルブ特性の変化速度も速くなる。そこで同構成では、機関温度の増大に伴って潤滑油の粘度が低くなるほど、推定変化速度をより速い速度に設定するようにしており、これにより推定変化速度の精度を高めることができるようになる。
【００１５】
また、上記制御装置において、推定変化速度は、機関温度の増大に伴って電動モータの出力トルクが低くなるほど遅い速度に設定されることが好ましい。
機関温度の増大に伴って電動モータの雰囲気温度が上昇すると、電動モータ内の電気抵抗が増大するため、電動モータ内を流れる電流が小さくなり、電動モータの出力トルクは低下する。このようにして電動モータの出力トルクが低下すると、コントロールシャフトの動作速度は遅くなり、バルブ特性の変化速度も遅くなる。そこで同構成では、機関温度の増大に伴って電動モータの出力トルクが低くなるほど、推定変化速度をより遅い速度に設定するようにしており、これにより推定変化速度の精度を高めることができるようになる。
【００１６】
また、上記制御装置において、バルブ特性の変更途中における実際のバルブ特性の変化速度と推定変化速度との差異に応じて推定変化速度を修正することが好ましい。
上述した軸力やコントロールシャフトのフリクション、あるいは電動モータの出力トルクなどは可変動弁機構毎に個体差がある。この点、同構成によれば、実際のバルブ特性の変化速度と推定変化速度との差異に応じて推定変化速度が修正されるため、そうした可変動弁機構毎の個体差が補償されるようになり、個々の可変動弁機構において推定変化速度の精度を高めることができるようになる。
【００１７】
また、上記制御装置において、コントロールシャフトの動作方向と前記コントロールシャフトに作用する軸力の作用方向とが逆のときに、コントロールシャフトに作用する軸力が所定値よりも大きいときには、軸力が所定値以下のときに比べてバルブ特性の変更量を小さくすることが好ましい。
【００１８】
コントロールシャフトの動作方向と上記軸力の作用方向とが逆になっている場合において、その軸力が非常に大きいときにバルブ特性を大きく変更すると、大きな軸力に抗してコントロールシャフトを大きく駆動させなければならないため、当該コントロールシャフトや電動モータ等に過大な負荷がかかるおそれがある。この点、同構成では、コントロールシャフトに作用する軸力が所定値よりも大きいときにはバルブ特性の変更量を小さくするようにしているため、コントロールシャフトや電動モータ等に過大な負荷がかかることを抑えることができる。なお、同構成において、バルブ特性の変更量を小さくするに際しては、例えば、機関運転状態に基づいて設定されるバルブ特性の目標値に向けて段階的にバルブ特性を変更する、といった構成を採用することができる。
【００１９】
また、上記制御装置において、バルブ特性の変更途中において推定される上記バルブ特性に基づき、バルブ特性の変更途中における吸入空気量を推定することが好ましい。
同構成によれば、バルブ特性の変更途中におけるバルブ特性を精度よく推定することができるため、その推定されたバルブ特性をエアモデルなどに適用して、バルブ特性の変更途中における吸入空気量を精度よく推定することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】可変動弁機構付き内燃機関の制御装置の一実施形態における内燃機関のシリンダヘッド周りの構造を示す断面図。
【図２】同実施形態の可変機構部の破断斜視図。
【図３】同実施形態の可変動弁機構の模式図。
【図４】同実施形態の可変動弁機構に設けられたカムのプロファイルを示す図。
【図５】同実施形態の可変動弁機構による最大リフト量の変更態様を示すグラフ。
【図６】同実施形態においてバルブ特性を変更するときの仮想目標量、仮想リフト量、目標リフト量、及び最大リフト量の変化態様を示すタイミングチャート。
【図７】同実施形態において仮想リフト量の初期値を設定する処理手順を示すフローチャート。
【図８】同実施形態において仮想リフト量を算出する処理手順を示すフローチャート。
【図９】機関回転速度及び軸力の関係を示すグラフ。
【図１０】同実施形態において機関回転速度及び基本増大量の関係を示すグラフ。
【図１１】同実施形態において機関回転速度及び基本減少量の関係を示すグラフ。
【図１２】同実施形態において油温及びオイル係数の関係を示すグラフ。
【図１３】同実施形態において油温及びモータ係数の関係を示すグラフ。
【図１４】同実施形態において仮想リフト量の変化態様を示すタイミングチャート。
【図１５】同実施形態の変形例において基本増大量、基本減少量、オイル係数、及びモータ係数を補正するときの一連の処理手順を示すフローチャート。
【図１６】同実施形態の変形例における仮想目標量の変化態様を示すタイミングチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、可変動弁機構付き内燃機関の制御装置にかかる一実施形態について、図１〜図１４を参照して説明する。
図１に示すように、内燃機関１は、シリンダブロック１０と、シリンダブロック１０の上方に載置されたシリンダヘッド２０とを備えている。
【００２２】
シリンダブロック１０の内部には、気筒数に応じた円筒状のシリンダ１１が形成されており、各シリンダ１１には、ピストン１２が摺動可能に収容されている。シリンダブロック１０の上部にはシリンダヘッド２０が組み付けられており、シリンダ１１の内周面、ピストン１２の上面及びシリンダヘッド２０の下面によって燃焼室１３が区画形成されている。
【００２３】
シリンダヘッド２０には、燃焼室１３に連通する吸気ポート２１及び排気ポート２２が形成されている。吸気ポート２１は吸気通路３０の一部を構成している。また、排気ポート２２は排気通路４０の一部を構成している。
【００２４】
吸気ポート２１には、燃焼室１３と吸気ポート２１とを連通・遮断する機関バルブとしての吸気バルブ３１が設けられている。排気ポート２２には、燃焼室１３と排気ポート２２とを連通・遮断する機関バルブとしての排気バルブ４１が設けられている。各バルブ３１、４１はバルブスプリング２４によって閉弁方向に付勢されている。
【００２５】
また、シリンダヘッド２０の内部には、各バルブ３１、４１に対応してラッシュアジャスタ２５が設けられている。そして、このラッシュアジャスタ２５と各バルブ３１、４１との間にはロッカアーム２６が設けられている。ロッカアーム２６は、一端がラッシュアジャスタ２５に支持されており、他端が各バルブ３１、４１の端部に当接されている。
【００２６】
更に、シリンダヘッド２０には、各バルブ３１、４１を駆動する吸気カムシャフト３２及び排気カムシャフト４２がそれぞれ回転可能に支持されている。吸気カムシャフト３２には吸気カム３２ａが形成されており、排気カムシャフト４２には排気カム４２ａが形成されている。排気カム４２ａの外周面は、排気バルブ４１に当接しているロッカアーム２６のローラ２６ａに当接されている。これにより、機関運転中に排気カムシャフト４２が回転すると、排気カム４２ａの作用により、ラッシュアジャスタ２５によって支持された部分を支点としてロッカアーム２６が揺動する。そしてロッカアーム２６の揺動により、排気バルブ４１が開弁方向にリフトされる。
【００２７】
一方、吸気バルブ３１に当接するロッカアーム２６と吸気カム３２ａとの間には、吸気バルブ３１のバルブ特性を変更する可変機構部３００が各気筒毎に設けられている。この可変機構部３００は可変動弁機構６００の一部を構成しており、入力アーム３１１と出力アーム３２１とを有している。これら入力アーム３１１及び出力アーム３２１はシリンダヘッド２０に固定された支持パイプ３３０を中心に揺動可能に支持されている。ロッカアーム２６は、バルブスプリング２４の付勢力によって出力アーム３２１側に付勢され、ロッカアーム２６の中間部分に設けられたローラ２６ａが出力アーム３２１の外周面に当接されている。
【００２８】
また、可変機構部３００の外周面には突起３１３が設けられており、この突起３１３には、シリンダヘッド２０内に固定されたスプリング５０の付勢力が作用する。このスプリング５０の付勢力により、入力アーム３１１の先端に設けられたローラ３１１ａが吸気カム３２ａの外周面に当接している。これにより、機関運転中に吸気カムシャフト３２が回転すると、吸気カム３２ａの作用により、可変機構部３００は支持パイプ３３０を中心に揺動する。そして、出力アーム３２１によってロッカアーム２６が押圧されることにより、ラッシュアジャスタ２５によって支持されている部分を支点としてロッカアーム２６が揺動する。このロッカアーム２６の揺動により、吸気バルブ３１は開弁方向にリフトされる。
【００２９】
上記支持パイプ３３０には、その軸方向に沿って移動可能なコントロールシャフト３４０が挿入されている。可変機構部３００は、コントロールシャフト３４０を軸方向に変位させることにより、支持パイプ３３０を中心とした入力アーム３１１と出力アーム３２１との相対位相差、即ち図１に示す角度θを変更する。
【００３０】
次に、図２を参照して、可変機構部３００の構成を更に詳しく説明する。
この図２に示すように、可変機構部３００には、入力部３１０を挟んで両側に出力部３２０が配設されている。
【００３１】
入力部３１０及び出力部３２０の各ハウジング３１４、３２３は、それぞれ中空円筒形状に形成されており、それらの内部には支持パイプ３３０が挿通されている。
入力部３１０のハウジング３１４の内周には、ヘリカルスプライン３１２が形成されている。一方、各出力部３２０のハウジング３２３の内周には、入力部３１０のヘリカルスプライン３１２に対して歯筋が逆向きのヘリカルスプライン３２２が形成されている。
【００３２】
入力部３１０及び２つの出力部３２０の各ハウジング３１４、３２３によって形成される一連の内部空間には、スライダギヤ３５０が配設されている。このスライダギヤ３５０は、中空円筒状に形成されており、支持パイプ３３０の外周面上において、支持パイプ３３０の軸方向に往復動可能、且つ支持パイプ３３０の軸回りに相対回動可能に配設されている。
【００３３】
スライダギヤ３５０の軸方向中央部の外周面には、入力部３１０のヘリカルスプライン３１２に噛み合うヘリカルスプライン３５１が形成されている。一方、スライダギヤ３５０の軸方向両端部の外周面には、出力部３２０のヘリカルスプライン３２２に噛み合うヘリカルスプライン３５２がそれぞれ形成されている。
【００３４】
支持パイプ３３０の内部には、同支持パイプ３３０の軸方向に移動可能なコントロールシャフト３４０が設けられている。このコントロールシャフト３４０とスライダギヤ３５０とはピンで係合されており、支持パイプ３３０に対してスライダギヤ３５０は回動可能、かつコントロールシャフト３４０の軸方向への移動に合わせてスライダギヤ３５０も軸方向に移動する。
【００３５】
このように構成された可変機構部３００では、コントロールシャフト３４０が軸方向に移動すると、このコントロールシャフト３４０の移動に連動してスライダギヤ３５０も軸方向に移動する。このスライダギヤ３５０の外周面に形成されたヘリカルスプライン３５１、３５２は、歯筋の形成方向がそれぞれ異なっており、入力部３１０及び出力部３２０の内周面に形成されたヘリカルスプライン３１２、３２２とそれぞれ噛合している。そのため、スライダギヤ３５０が軸方向に移動すると、入力部３１０と出力部３２０はそれぞれ逆の方向に回動する。その結果、入力アーム３１１と出力アーム３２１との相対位相差が変更され、吸気バルブ３１のバルブ特性である最大リフト量及び開弁期間が変更される。具体的には、図２に示す矢印Ｈｉ方向にコントロールシャフト３４０を移動させると、コントロールシャフト３４０とともにスライダギヤ３５０が矢印Ｈｉ方向に移動する。これに伴って入力アーム３１１と出力アーム３２１との相対位相差、即ち図１に示した角度θが大きくなり、吸気バルブ３１の最大リフト量ＶＬ及び開弁期間ＩＮＣＡＭが大きくなって吸入空気量が増大する。一方、図２に示す矢印Ｌｏ方向にコントロールシャフト３４０を移動させると、コントロールシャフト３４０とともにスライダギヤ３５０が矢印Ｌｏ方向に移動するのに伴って入力アーム３１１と出力アーム３２１との相対位相差は小さくなる。これにより、吸気バルブ３１の最大リフト量ＶＬ及び開弁期間ＩＮＣＡＭが小さくなって吸入空気量は減少する。
【００３６】
次に、可変動弁機構６００のコントロールシャフト３４０を軸方向に移動させる駆動部の構成を説明する。
図３に示すように、可変動弁機構６００の駆動部は、電動式のモータ２１０、モータ２１０の回転速度を減速する減速機構２２０、減速機構２２０の回転運動をコントロールシャフトの直線運動に変換する変換機構５００を備えている。モータ２１０には、同モータ２１０の回転角度を検出する回転角度センサ２１１が設けられている。
【００３７】
減速機構２２０には、複数の歯車等が備えられている。減速機構２２０の入力軸は、モータ２１０の出力軸に接続されており、減速機構２２０の出力軸は、変換機構５００に設けられたカム５３０に接続されている。
【００３８】
変換機構５００は、ホルダ５１０と、ホルダ５１０の移動を案内するガイド５２０とを備えており、ホルダ５１０は、ガイド５２０に沿って往動及び復動する。ホルダ５１０には、コントロールシャフト３４０に向けて延びる接続軸５１１が取り付けられており、接続軸５１１の端部は、連結部材４００によって、コントロールシャフト３４０における接続軸５１１側の端部に連結されている。
【００３９】
ホルダ５１０内には、減速機構２２０の出力軸によって回動されるカム５３０が配置されている。また、ホルダ５１０には、カム５３０のカム面が接するローラ５４０が回転可能に取り付けられている。
【００４０】
カム５３０が回動すると、カム５３０の運動が伝達される部材である従動節としてのホルダ５１０がガイド５２０に沿って移動する。このホルダ５１０の移動によってコントロールシャフト３４０は、コントロールシャフト３４０の中心軸の延びる方向である軸方向に変位する。
【００４１】
モータ２１０には、モータ２１０の駆動を制御するモータ用制御装置１５０が接続されている。モータ２１０は、モータ用制御装置１５０からの駆動信号に応じて回転角度が制御される。モータ用制御装置１５０は、内燃機関１の運転状態を制御する機関用制御装置１００に接続されている。
【００４２】
機関用制御装置１００には、アクセル操作量センサによって検出されるアクセル操作量や、クランク角センサによって検出されるクランク角などが入力される。そして、機関用制御装置１００は、例えば、クランク角から算出される機関回転速度ＮＥ及びアクセル操作量ＡＣＣＰなどに基づいて機関運転状態に応じた要求吸入空気量を算出し、要求吸入空気量が得られる吸気バルブ３１の最大リフト量を算出する。そしてその算出された最大リフト量を目標リフト量ＶＬｐとして設定する。このようにして目標リフト量ＶＬｐが設定されると、モータ用制御装置１５０では、目標リフト量ＶＬｐに対応するカム５３０の回転位相が算出され、その算出された回転位相となるようにモータ２１０の回転角度を制御する。なお、モータ２１０の駆動は、モータ用制御装置１５０によってデューティ制御されており、モータ２１０を回転させるとき、つまりバルブ特性を変更するときにおいてモータ２１０に与えられるデューティ比は、ほぼ最大値に近い値が設定される。これによりモータ２１０の出力トルクは最大値に近い値となり、コントロールシャフト３４０は、最大速度に近い速度で移動する。
【００４３】
また、モータ用制御装置１５０は、回転角度センサ２１１にて検出されるモータ２１０の回転角度からカム５３０の回転位相を算出し、その算出された回転位相から最大リフト量ＶＬの現状値を算出する。そして、モータ用制御装置１５０は、算出された最大リフト量ＶＬの現状値を機関用制御装置１００に送信する。
【００４４】
次に、コントロールシャフト３４０を変位させるカム５３０について詳細に説明する。
図４に示すように、カム５３０のカム面には、一方向に向かってカム径（カムの回転中心からカム面までの半径）が次第に大きくなることによりコントロールシャフト３４０の変位量が線形に増加する区間（図４に示す第１回転角度Ｒ１〜第２回転角度Ｒ２、及び第３回転角度Ｒ３〜第４回転角度Ｒ４の区間）が設けられている。また、カム５３０のカム面には、カム径が一定であってコントロールシャフト３４０の変位量が一定になる区間（図４に示す第２回転角度Ｒ２〜第３回転角度Ｒ３の区間、第４回転角度Ｒ４〜第５回転角度Ｒ５の区間、及びローラ５４０がカム５３０の基準円５３０ｂに接触する第１回転角度Ｒ１以前の区間）も設けられている。
【００４５】
より詳細には、カム５３０の回転角度が第１回転角度Ｒ１以前の区間では、コントロールシャフト３４０の変位量が「０」に維持される。また、カム５３０の回転角度が第２回転角度Ｒ２〜第３回転角度Ｒ３の区間では、コントロールシャフト３４０の変位量が一定の値である「Ｌ１」に維持される。そして、カム５３０の回転角度が第４回転角度Ｒ４〜第５回転角度Ｒ５の区間では、コントロールシャフト３４０の変位量は一定の値であって上記「Ｌ１」よりも大きい「Ｌ２」に維持される。なお、このようにしてコントロールシャフト３４０の変位量が一定になる区間を、以下、「保持領域」という。
【００４６】
カム５３０のカム面は、上述したカムプロファイルを有しているため、カム５３０が１回転する間に、吸気バルブ３１の最大リフト量ＶＬは、図５に示すように変化する。
図５に示すように、モータ２１０の回転角度が大きくなるに伴って、カム５３０の回転角度も徐々に大きくなる。そして、ローラ５４０がカム５３０の基準円５３０ｂに接触した状態になる第１回転角度Ｒ１以前の区間では、コントロールシャフト３４０の変位量が「０」であり、このときの最大リフト量ＶＬは、第１リフト量ＶＬ１に保持される。なお、この第１リフト量ＶＬ１は、最大リフト量ＶＬの最小値である。そして、カム５３０の回転角度が、第１回転角度Ｒ１から第２回転角度Ｒ２に変化する過程では、コントロールシャフト３４０の変位量が徐々に増大するため、最大リフト量ＶＬは、第１リフト量ＶＬ１から徐々に大きくなっていく。
【００４７】
カム５３０の回転角度が第２回転角度Ｒ２〜第３回転角度Ｒ３の区間では、コントロールシャフト３４０の変位量が一定の「Ｌ１」に維持されるため、このときの最大リフト量ＶＬは、第１リフト量ＶＬ１よりも大きい第２リフト量ＶＬ２に保持される。そして、カム５３０の回転角度が、第３回転角度Ｒ３から第４回転角度Ｒ４に変化する過程では、コントロールシャフト３４０の変位量が徐々に増大するため、最大リフト量ＶＬは、第２リフト量ＶＬ２から徐々に大きくなっていく。
【００４８】
カム５３０の回転角度が第４回転角度Ｒ４〜第５回転角度Ｒ５の区間では、コントロールシャフト３４０の変位量が上記「Ｌ１」よりも大きい「Ｌ２」に維持されるため、このときの最大リフト量ＶＬは、第２リフト量ＶＬ２よりも大きい第３リフト量ＶＬ３に保持される。なお、この第３リフト量ＶＬ３は、最大リフト量ＶＬの最大値である。
【００４９】
ここで、上記可変機構部３００の出力部３２０には、バルブスプリング２４からの反力が作用するため、入力アーム３１１と出力アーム３２１との相対位相差を小さくしようとする力がかかる。従って、スライダギヤ３５０やコントロールシャフト３４０には、吸気バルブ３１の最大リフト量ＶＬが小さくなる方向（図２や図３に示す矢印Ｌｏ方向）に軸力が作用する。この軸力が、カム５３０において、コントロールシャフト３４０の変位量を変化させる区間のカム面に作用すると、その軸力からの分力が発生し、その分力により、カム５３０は最大リフト量ＶＬが小さくなる方向に作用する回転トルクが働くようになる。そのため、コントロールシャフト３４０の変位量が変化する区間内で最大リフト量ＶＬを保持しようとすると、上記回転トルクに抗する力をモータ２１０から発生させる必要があり、モータ２１０に対して保持電流を供給する必要がある。
【００５０】
他方、カム５３０において上述した保持領域のカム面に上記軸力が作用するとき、つまりカム径が一定であってコントロールシャフト３４０の変位量が一定になる区間のカム面に上記軸力が作用するときには、そうした軸力が作用したとしても、その軸力からの分力の発生は抑えられる。そのため、軸力に起因した上記回転トルクの発生が抑制される。従って、コントロールシャフト３４０の変位量が一定になる区間において最大リフト量ＶＬを保持する場合には、モータ２１０に供給する保持電流を低減することができる。
【００５１】
そこで、可変動弁機構６００では、吸気バルブ３１の最大リフト量ＶＬとして、上述した第１リフト量ＶＬ１、第２リフト量ＶＬ２、及び第３リフト量ＶＬ３のいずれかを機関運転状態に応じて選択する。そして、選択された最大リフト量を保持することにより、吸気バルブ３１の最大リフト量ＶＬを３段階に変更するようにしている。このように可変動弁機構６００は、バルブ特性を多段階に変更する多段可変式の可変動弁機構として利用されている。
【００５２】
ところで、内燃機関１において燃料噴射が開始されてから吸気バルブ３１が閉弁するまでの間に、吸気バルブ３１のバルブ特性が変化すると、吸入空気量が燃料噴射時から変化するために空燃比が悪化してしまう。そこで、機関用制御装置１００は、各種パラメータを使用したエアモデルによって吸入空気量の推定を行うようにしており、そうした吸入空気量の推定に際しては、上述した各種パラメータの一つとしてバルブ特性の推定値を利用している。
【００５３】
図６に示すように、より詳細には、時刻ｔ１において機関運転状態が変化し、これにより機関運転状態に対応した目標リフト量ＶＬｐが変化したときには、機関用制御装置１００は、直ちに目標リフト量ＶＬｐを変更するのではなく、所定のディレイ時間ＤＬが経過した後に目標リフト量ＶＬｐを変更する（時刻ｔ２）。この時刻ｔ２での目標リフト量ＶＬｐの変更により、実際の最大リフト量ＶＬは、変更後の目標リフト量ＶＬｐに向かって変化していく。
【００５４】
他方、時刻ｔ１において機関運転状態が変化し、これにより機関運転状態に対応した目標リフト量ＶＬｐが変化したときには、機関用制御装置１００は、時刻ｔ１において直ちに目標リフト量ＶＬｐを変更したと仮定したときの目標リフト量ＶＬｐの変化に相当する仮想目標量ＶＬＶｐを、変化前の目標リフト量ＶＬｐから変化後の目標リフト量ＶＬｐに変更する。
【００５５】
また、機関用制御装置１００は、時刻ｔ１にて直ちに目標リフト量ＶＬｐを変更したと仮定したときの最大リフト量ＶＬの変化を推定した仮想リフト量ＶＬＶを算出する。つまりバルブ特性を変更したと仮定したときのバルブ特性の変更途中における最大リフト量ＶＬの推定値を仮想リフト量ＶＬＶとして算出する。そして、機関用制御装置１００は、エアモデルによる吸入空気量の推定に際して上記仮想リフト量ＶＬＶを利用し、その仮想リフト量ＶＬＶ等に基づいて推定された吸入空気量に応じて燃料噴射量を設定するようにしている。
【００５６】
このように機関運転状態の変化によりバルブ特性を変更するときには、機関用制御装置１００は、実際のバルブ特性（最大リフト量ＶＬ）の変更をディレイ時間ＤＬの分だけ遅らせる。その一方、機関用制御装置１００は、バルブ特性の変更に先立って事前にバルブ特性の変化を把握し、その事前に把握したバルブ特性の変化（仮想リフト量ＶＬＶの変化）に基づいて吸入空気量を推定することにより、上述したような空燃比の悪化を抑えるようにしている。
【００５７】
そうしたエアモデルによる吸入空気量の推定に際しては、仮想リフト量ＶＬＶの推定精度が吸入空気量の推定精度に影響する。そこで、機関用制御装置１００は、以下のようにして仮想リフト量ＶＬＶを算出することにより、目標リフト量ＶＬｐを変更したと仮定したときの最大リフト量ＶＬの変更途中における仮想リフト量ＶＬＶを精度よく適切に推定するようにしている。
【００５８】
以下、仮想リフト量ＶＬＶの算出について、図７〜図１４を参照しつつ説明する。
まずはじめに、仮想リフト量ＶＬＶの初期値を設定する処理手順について、図７を参照して説明する。なお、本処理は機関用制御装置１００により所定周期毎に実行される。
【００５９】
図７に示すように、本処理が開始されるとまず、機関始動後であるか否かが判定される（Ｓ１００）。そして、機関始動後ではない、つまり機関が始動されていないときには（Ｓ１００：ＮＯ）、最大リフト量ＶＬは変化しないため、現在の最大リフト量ＶＬが仮想リフト量ＶＬＶとして設定されて（Ｓ３００）、本処理は一旦終了される。
【００６０】
一方、機関始動後であるときには（Ｓ１００：ＹＥＳ）、最大リフト量ＶＬは種々変化するため、仮想リフト量ＶＬＶの算出処理が実行されて（Ｓ２００）、本処理は一旦終了される。
【００６１】
このようにして機関用制御装置１００は、機関始動前の最大リフト量ＶＬを仮想リフト量ＶＬＶの初期値として設定する。
次に、上記ステップＳ２００の処理、つまり機関始動後に実行される仮想リフト量ＶＬＶの算出処理について、図８〜図１４を参照して説明する。なお、本処理も機関用制御装置１００により所定周期毎に実行される。
【００６２】
図８に示すように、本処理が開始されるとまず、現在の仮想リフト量ＶＬＶが次式（１）を満たす値であるか否かが判定される（Ｓ２１０）。
ＶＬＶｐ−Ｈ≦ＶＬＶ≦ＶＬＶｐ＋Ｈ  …（１）
ＶＬＶｐ：仮想目標量
ＶＬＶ：仮想リフト量
Ｈ：定数
定数Ｈは、仮想リフト量ＶＬＶと仮想目標量ＶＬＶｐとがほぼ一致していると判定できる程度の乖離度合が適宜設定されている。
【００６３】
そして、バルブ特性が変更されていない状態、つまり最大リフト量ＶＬが上述した第１リフト量ＶＬ１、第２リフト量ＶＬ２、及び第３リフト量ＶＬ３のうちのいずれかに保持されているときには、仮想リフト量ＶＬＶと仮想目標量ＶＬＶｐとが一致している。従って、この場合には、ステップＳ２１０にて肯定判定され（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、現在の仮想目標量ＶＬＶｐが仮想リフト量ＶＬＶに設定されて（Ｓ２８０）、本処理は一旦終了される。このステップＳ２８０の処理、あるいは先の図７に示したステップＳ３００の処理により、バルブ特性を変更する前のバルブ特性であって仮想リフト量ＶＬＶの基準値となる値が設定される。
【００６４】
一方、機関運転状態に対応した目標リフト量ＶＬｐが変化したときには、仮想目標量ＶＬＶｐが変更される。このようにして仮想目標量ＶＬＶｐが変更されたときには、その後仮想リフト量ＶＬＶが変化して、同仮想リフト量ＶＬＶが仮想目標量ＶＬＶｐとほぼ一致するようになるまで、上記式（１）は満たされない。従って、この場合には、ステップＳ２１０にて否定判定される。そして、バルブ特性を変更したと仮定したときの同バルブ特性の変更途中におけるバルブ特性を推定するために、ステップＳ２２０以降の処理が順次行われる。
【００６５】
ステップＳ２２０では、仮想目標量ＶＬＶｐが仮想リフト量ＶＬＶを超えているか否かが判定される。このステップＳ２２０では、例えば機関運転状態に対応した目標リフト量ＶＬｐが変化したことにより、仮想目標量ＶＬＶｐが増大側に変更されたときなどに肯定判定される。
【００６６】
そしてステップＳ２２０にて肯定判定されるときには、次に、仮想リフト量ＶＬＶを増大させるための増大量Ａが算出される（Ｓ２３０）。この増大量Ａは、単位時間当たりの仮想リフト量ＶＬＶの増大量、つまり最大リフト量が大きくなるようにバルブ特性を変更している途中のバルブ特性の推定変化速度である。そして増大量Ａは、次式（２）に基づいて設定される。
【００６７】
増大量Ａ＝基本増大量Ａｂ×オイル係数Ｋ１×モータ係数Ｋ２  …（２）
なお、後述するステップＳ２６０では、仮想リフト量ＶＬＶを減少させるための減少量Ｂを算出する。この減少量Ｂは、単位時間当たりの仮想リフト量ＶＬＶの減少量、つまり最大リフト量が小さくなるようにバルブ特性を変更している途中のバルブ特性の推定変化速度である。そして減少量Ｂは、次式（３）に基づいて設定される。
【００６８】
減少量Ｂ＝基本減少量Ｂｂ×オイル係数Ｋ１×モータ係数Ｋ２  …（３）
基本増大量Ａｂ及び基本減少量Ｂｂとは、以下に説明する値である。
【００６９】
まず、上述したように、上記コントロールシャフト３４０には、吸気バルブ３１を付勢するバルブスプリング２４の反力に起因して一方の軸方向（最大リフト量ＶＬが小さくなる方向（図２や図３に示す矢印Ｌｏ方向））に作用する軸力が加わる。この軸力の作用方向と、モータ２１０によって駆動されるコントロールシャフト３４０の駆動方向とが同一のとき、つまり最大リフト量ＶＬを小さくするときには、バルブ特性の変化速度は速くなる。一方、軸力の作用方向と、モータ２１０によって駆動されるコントロールシャフト３４０の駆動方向とが逆のとき、つまり最大リフト量ＶＬを大きくするときには、バルブ特性の変化速度は遅くなる。
【００７０】
このようにバルブ特性の変化速度は軸力の影響を受けて変化するのであるが、その軸力の大きさは機関回転速度によって変化する傾向がある。
図９に、機関回転速度ＮＥと軸力との関係を示す。この図９に示すように、機関回転速度ＮＥの上昇に伴って軸力は一旦小さくなっていく。そして、機関回転速度ＮＥが中回転速度領域を超えたあたりから、機関回転速度ＮＥの上昇に伴って軸力は徐々に大きくなっていく。このように、低回転速度領域や高回転速度領域では軸力が大きくなり、中回転速度領域では軸力が小さくなる。そして、最大リフト量ＶＬを大きくするときには、軸力の作用方向と、モータ２１０によって駆動されるコントロールシャフト３４０の駆動方向とが逆になるため、軸力が大きいときほどバルブ特性の変化速度は遅くなる。逆に、最大リフト量ＶＬを小さくするときには、軸力の作用方向と、モータ２１０によって駆動されるコントロールシャフト３４０の駆動方向とが同じになるため、軸力が大きいときほどバルブ特性の変化速度は速くなる。
【００７１】
こうしたバルブ特性の変化速度に対する軸力の影響を考慮して、本実施形態では、最大リフト量ＶＬを大きくするときの仮想リフト量ＶＬＶの推定変化速度に相当する増大量Ａについて、その基本値である基本増大量Ａｂを機関回転速度ＮＥに基づいて可変設定するようにしている。また、最大リフト量ＶＬを小さくするときの仮想リフト量ＶＬＶの推定変化速度に相当する減少量Ｂについても、その基本値である基本減少量Ｂｂを機関回転速度ＮＥに基づいて可変設定するようにしている。なお、基本増大量Ａｂ及び基本減少量Ｂｂはともに正の値である。
【００７２】
図１０に示すように、基本増大量Ａｂは、機関回転速度ＮＥの増大に伴って大きくされていき、中間速度領域において基本増大量Ａｂは極大値となる。そして、基本増大量Ａｂが極大値となる機関回転速度ＮＥを超える速度領域では、機関回転速度ＮＥの増大に伴って基本増大量Ａｂは小さくされる。
【００７３】
図１１に示すように、基本減少量Ｂｂは、機関回転速度ＮＥの増大に伴って小さくされていき、中間速度領域において基本減少量Ｂｂは極小値となる。そして、基本減少量Ｂｂが極小値となる機関回転速度ＮＥを超える速度領域では、機関回転速度ＮＥの増大に伴って基本減少量Ｂｂは大きくされる。
【００７４】
図１２に示すように、オイル係数Ｋ１は、油温に基づき、「０＜Ｋ１≦１」の範囲内において可変設定される値であり、油温が高くなるについて徐々に大きくされていく。そして、油温が所定の温度を超えるとオイル係数Ｋ１は、「１」に固定される。なお、オイル係数Ｋ１が「１」に固定される温度領域を設けることなく、油温の上昇に伴ってオイル係数Ｋ１が徐々に大きくされるようにしてもよい。
【００７５】
図１３に示すように、モータ係数Ｋ２も、油温に基づき、「０＜Ｋ１≦１」の範囲内において可変設定される値であり、油温がある程度低い領域、例えばモータ２１０の出力トルクに影響を与えない程度の低油温領域では「１」に固定される。そして、モータ係数Ｋ２が「１」に固定される温度領域よりも油温が高い領域では、油温が高くなるについてモータ係数Ｋ２は徐々に小さくされていく。なお、モータ係数Ｋ２が「１」に固定される温度領域を設けることなく、油温の上昇に伴ってモータ係数Ｋ２が徐々に小さくされるようにしてもよい。
【００７６】
こうしてステップＳ２３０にて増大量Ａが算出されると、ステップＳ２４０では、仮想リフト量ＶＬＶの増大処理が行われて、本処理は一旦終了される。ステップＳ２４０の増大処理では、本処理の前回の実行周期時に算出された仮想リフト量ＶＬＶに対して、ステップＳ２３０で算出された増大量Ａが加算され、これにより今回の実行周期における仮想リフト量ＶＬＶが算出される。
【００７７】
図１４に示すように、仮想リフト量ＶＬＶの算出処理が実行されてその実行周期毎にステップＳ２４０の処理が行われると、先の図８に示したステップＳ２８０の処理、あるいは先の図７に示したステップＳ３００の処理により設定された仮想リフト量ＶＬＶを、バルブ特性変更前の仮想リフト量ＶＬＶの基準値とし、仮想リフト量ＶＬＶは、実行周期毎に増大量Ａずつ増大されていく。このようにステップＳ２４０では、仮想リフト量ＶＬＶの基準値から増大量Ａずつ大きくされていく仮想リフト量ＶＬＶが算出されることにより、最大リフト量ＶＬが大きくなると仮定したときのバルブ特性変更途中における最大リフト量ＶＬが仮想リフト量ＶＬＶとして推定される。
【００７８】
他方、上記ステップＳ２２０にて否定判定されるときには、仮想目標量ＶＬＶｐが仮想リフト量ＶＬＶよりも小さいか否かが判定される（Ｓ２５０）。このステップＳ２５０では、例えば機関運転状態に対応した目標リフト量ＶＬｐが変化したことにより、仮想目標量ＶＬＶｐが減少側に変更されたときなどに肯定判定される。
【００７９】
そして、ステップＳ２５０にて否定判定されるときには、本処理は一旦終了される。
一方、ステップＳ２５０にて肯定判定されるときには、次に、仮想リフト量ＶＬＶを増大させるために、上述した減少量Ｂが算出される（Ｓ２６０）。なお、減少量Ｂを算出するときのオイル係数Ｋ１やモータ係数Ｋ２は、増大量Ａを算出するときのオイル係数Ｋ１やモータ係数Ｋ２と同一の態様で算出される。
【００８０】
こうしてステップＳ２６０にて減少量Ｂが算出されると、ステップＳ２７０では、仮想リフト量ＶＬＶの減少処理が行われて、本処理は一旦終了される。ステップＳ２７０の減少処理では、本処理の前回の実行周期時に算出された仮想リフト量ＶＬＶに対して、ステップＳ２６０で算出された減少量Ｂが減算され、これにより今回の実行周期における仮想リフト量ＶＬＶが算出される。
【００８１】
仮想リフト量ＶＬＶの算出処理が実行されてその実行周期毎にステップＳ２７０の処理が行われると、先の図８に示したステップＳ２８０の処理、あるいは先の図７に示したステップＳ３００の処理により設定された仮想リフト量ＶＬＶを基準値として、仮想リフト量ＶＬＶは、実行周期毎に減少量Ｂずつ減少されていく。このようにステップＳ２７０では、仮想リフト量ＶＬＶの基準値から減少量Ｂずつ小さくされていく仮想リフト量ＶＬＶが算出されることにより、最大リフト量ＶＬが小さくなると仮定したときのバルブ特性変更途中における最大リフト量ＶＬが仮想リフト量ＶＬＶとして推定される。
【００８２】
次に、本実施形態の作用を説明する。
吸気バルブ３１の最大リフト量を大きくするときには、上記軸力の影響を受けてバルブ特性の変化速度は遅くなる。そして、先の図９に示したように、機関回転速度ＮＥの上昇に伴って軸力は一旦小さくなっていき、機関回転速度ＮＥが中回転速度領域を超えたあたりから、機関回転速度ＮＥの上昇に伴って軸力は徐々に大きくなっていく傾向がある。これらの点を考慮し、上記基本増大量Ａｂは、先の図１０に示す態様で可変設定される。つまり、基本増大量Ａｂは、機関回転速度ＮＥの増大に伴って大きくされていき、中間速度領域において基本増大量Ａｂは極大値となる。そして、基本増大量Ａｂが極大値となる機関回転速度ＮＥを超える速度領域では、機関回転速度ＮＥの増大に伴って基本増大量Ａｂは小さくされる。
【００８３】
一方、吸気バルブ３１の最大リフト量を小さくするときには、軸力の影響を受けてバルブ特性の変化速度は速くなる。そして、上述したように、機関回転速度ＮＥの上昇に伴って軸力は一旦小さくなっていき、機関回転速度ＮＥが中回転速度領域を超えたあたりから、機関回転速度ＮＥの上昇に伴って軸力は徐々に大きくなっていく傾向がある。これらの点を考慮し、上記基本減少量Ｂｂは、先の図１１に示す態様で可変設定される。つまり、基本減少量Ｂｂは、機関回転速度ＮＥの増大に伴って小さくされていき、中間速度領域において基本減少量Ｂｂは極小値となる。そして、基本減少量Ｂｂが極小値となる機関回転速度ＮＥを超える速度領域では、機関回転速度ＮＥの増大に伴って基本減少量Ｂｂは大きくされる。
【００８４】
このようにバルブ特性の変化速度は軸力の影響を受けて変化するのであるが、その軸力の大きさは機関回転速度ＮＥによって変化する傾向がある。そこで、バルブ特性の推定変化速度についてその基本値である基本増大量Ａｂや基本減少量Ｂｂを機関回転速度ＮＥに基づいて可変設定するようにしている。つまり機関回転速度ＮＥに応じて変化する力であってコントロールシャフト３４０に作用する軸力の大きさに応じて基本増大量Ａｂや基本減少量Ｂｂを可変設定している。これにより軸力の影響を考慮して精度よく推定変化速度（増大量Ａや減少量Ｂ）を設定することができる。従って、多段可変式の可変動弁機構６００において、バルブ特性を変更したと仮定したときのバルブ特性の変更途中における仮想リフト量ＶＬＶが精度よく推定されるようになる。
【００８５】
また、このようにバルブ特性の推定変化速度は、コントロールシャフト３４０の動作速度と強い相関がある。そして、コントロールシャフト３４０の動作速度は、機関温度の影響を受けて変化する傾向がある。そこで、本実施形態では、軸力の大きさに関与する機関回転速度ＮＥだけでなく、そうした機関温度も加味して推定変化速度を可変設定する、つまり機関温度も加味して増大量Ａや減少量Ｂを可変設定するために、上記オイル係数Ｋ１はやモータ係数Ｋ２によって基本増大量Ａｂや基本減少量Ｂｂを補正するようにしている。従って、推定変化速度の精度が高まるようになる。
【００８６】
なお、機関温度は、センサ等で機関温度を直接検出する他、機関の潤滑油の温度である油温や、機関の冷却水の温度である冷却水温などで代用することができる。そこで、本実施形態では、機関温度の代用値として上記油温を使用するようにしているが、他のパラメータを使用してもよい。
【００８７】
また、機関温度の増大に伴って潤滑油の粘度が低くなるほど、コントロールシャフト３４０が動作するときのフリクションが小さくなるため、コントロールシャフト３４０の動作速度は速くなり、バルブ特性の変化速度も速くなる。そこで、機関温度の増大に伴って潤滑油の粘度が低くなるほど、仮想リフト量ＶＬＶの推定変化速度がより速い速度に設定されるように、つまり潤滑油の粘度が低くなるほど増大量Ａや減少量Ｂが大きくなるように基本増大量Ａｂや基本減少量Ｂｂを補正する値としてオイル係数Ｋ１を設定している。従って、増大量Ａや減少量Ｂといったバルブ特性の推定変化速度の精度が高まるようになる。
【００８８】
また、機関温度の増大に伴ってモータ２１０の雰囲気温度が上昇すると、モータ２１０内の電気抵抗が増大するため、モータ２１０内を流れる電流が小さくなり、モータ２１０の出力トルクは低下する。このようにしてモータ２１０の出力トルクが低下すると、コントロールシャフト３４０の動作速度は遅くなり、バルブ特性の変化速度も遅くなる。そこで、機関温度の増大に伴ってモータ２１０の出力トルクが低くなるほど、仮想リフト量ＶＬＶの推定変化速度がより遅い速度に設定されるように、つまりモータ２１０の出力トルクが低くなるほど増大量Ａや減少量Ｂが小さくなるように基本増大量Ａｂや基本減少量Ｂｂを補正する値としてモータ係数Ｋ２を設定している。従って、これによっても増大量Ａや減少量Ｂといったバルブ特性の推定変化速度の精度が高まるようになる。
【００８９】
また、バルブ特性を変更したと仮定したときのバルブ特性の変更途中における仮想リフト量ＶＬＶに基づき、バルブ特性の変更途中における吸入空気量がエアモデルによって推定される。本実施形態では、上述したように仮想リフト量ＶＬＶが精度よく推定されるため、バルブ特性を変更したと仮定したときのバルブ特性の変更途中における吸入空気量を精度よく推定することも可能になる。
【００９０】
以上説明したように、本実施形態によれば、次の効果を得ることができる。
（１）最大リフト量ＶＬの推定変化速度である増大量Ａや減少量Ｂの基本値（基本増大量Ａｂや基本減少量Ｂｂ）を機関回転速度ＮＥに基づいて可変設定するようにしている。そのため、コントロールシャフト３４０に作用する軸力の影響を考慮して精度よく推定変化速度を設定することができる。従って、多段可変式の可変動弁機構６００を備える内燃機関１において、バルブ特性を変更したと仮定したときのバルブ特性の変更途中における仮想リフト量ＶＬＶを精度よく推定することができるようになる。
【００９１】
（２）最大リフト量ＶＬの推定変化速度である増大量Ａや減少量Ｂを、機関回転速度ＮＥ及び機関温度（油温）に基づいて可変設定するようにしている。従って、最大リフト量ＶＬの推定変化速度の精度を高めることができるようになる。
【００９２】
（３）最大リフト量ＶＬの推定変化速度である増大量Ａや減少量Ｂが、機関温度（油温）の増大に伴って潤滑油の粘度が低くなるほど速い速度に設定されるようにしている。従って、推定変化速度の精度を高めることができるようになる。
【００９３】
（４）最大リフト量ＶＬの推定変化速度である増大量Ａや減少量Ｂが、機関温度（油温）の増大に伴ってモータ２１０の出力トルクが低くなるほど遅い速度に設定されるようにしている。従って、これによっても推定変化速度の精度を高めることができるようになる。
【００９４】
（５）エアモデルを利用して、上記仮想リフト量ＶＬＶに基づき、バルブ特性の変更途中における吸入空気量を推定するようにしている。従って、バルブ特性を変更したと仮定したときのバルブ特性の変更途中における吸入空気量を精度よく推定することができるようになる。
【００９５】
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・バルブ特性の推定変化速度として、単位時間当たりの最大リフト量ＶＬの増大量である上記増大量Ａや、単位時間当たりの最大リフト量ＶＬの減少量である上記減少量Ｂを算出するようにしたが、この他の態様でバルブ特性の推定変化速度を算出するようにしてもよい。例えば、モデル式を用いてバルブ特性の推定変化速度を算出するようにしてもよく、この場合には機関回転速度に基づいてモデル式の各種係数を可変設定することにより、バルブ特性の推定変化速度を機関回転速度に基づいて可変設定することができる。
【００９６】
・上述した軸力やコントロールシャフト３４０のフリクション、あるいはモータ２１０の出力トルクなどは可変動弁機構６００毎に個体差がある。そこで、バルブ特性の変更途中における実際のバルブ特性の変化速度と推定変化速度との差異に応じて推定変化速度を修正するようにしてもよい。この場合には、可変動弁機構６００毎の個体差が補償されるようになり、個々の可変動弁機構６００においてバルブ特性の推定変化速度の精度を高めることができるようになる。
【００９７】
この変形例における処理手順の一例を、図１５に示す。なお、図１５に示す一連の処理は、機関用制御装置１００によって所定周期毎に実行する。
図１５に示すように、この処理が開始されるとまず、最大リフト量ＶＬの増大時であるか否かが判定される（Ｓ４００）。そして、最大リフト量ＶＬの増大時であるときには（Ｓ４００：ＹＥＳ）、最大リフト量ＶＬの増大側変化速度ＡＳが計測される（Ｓ４１０）。この増大側変化速度ＡＳは、最大リフト量ＶＬが大きくされるときの実際の最大リフト量ＶＬの変化速度であり、回転角度センサ２１１の検出値に基づいて計測される。
【００９８】
そして、この増大側変化速度ＡＳに基づいて基本増大量Ａｂやオイル係数Ｋ１、あるいはモータ係数Ｋ２が補正されて（Ｓ４２０）、本処理は一旦終了される。
ステップＳ４２０では、バルブ特性の実際の変化速度である増大側変化速度ＡＳとバルブ特性の推定変化速度との乖離が小さくなるように、基本増大量Ａｂやオイル係数Ｋ１、モータ係数Ｋ２が補正される。例えば、増大側変化速度ＡＳから上記増大量Ａの実測値を求める。そして、上記式（２）から算出される増大量Ａと増大量Ａの実測値との偏差を算出し、その偏差が小さくなるように基本増大量Ａｂ、オイル係数Ｋ１、及びモータ係数Ｋ２を補正する。なお、簡易的には、基本増大量Ａｂを補正することで、上記式（２）から算出される増大量Ａと増大量Ａの実測値との偏差が小さくなるようにしてもよい。また、より簡易的には、上記式（２）から算出される増大量Ａと増大量Ａの実測値との偏差に基づき、上記式（２）から算出される増大量Ａを直接補正する補正値を算出するようにしてもよい。なお、増大側変化速度ＡＳは、機関回転速度ＮＥの違いによる軸力の差、潤滑油の粘度、モータ２１０の出力トルクによっても変化する。従って、種々の機関回転速度ＮＥや機関温度毎に増大側変化速度ＡＳを計測して、機関回転速度ＮＥや機関温度毎に補正係数を算出することが望ましい。
【００９９】
他方、上記ステップＳ４００にて否定判定されるときには、最大リフト量ＶＬの減少時であるか否かが判定される（Ｓ４３０）。そして、最大リフト量ＶＬの減少時でないときには（Ｓ４００：ＮＯ）、本処理は一旦終了される。
【０１００】
一方、最大リフト量ＶＬの減少時であるときには（Ｓ４３０：ＹＥＳ）、最大リフト量ＶＬの減少側変化速度ＢＳが計測される（Ｓ４４０）。この減少側変化速度ＢＳは、最大リフト量ＶＬが小さくされるときの実際の最大リフト量ＶＬの変化速度であり、回転角度センサ２１１の検出値に基づいて計測される。
【０１０１】
そして、この減少側変化速度ＢＳに基づいて基本減少量Ｂｂやオイル係数Ｋ１、あるいはモータ係数Ｋ２が補正されて（Ｓ４５０）、本処理は一旦終了される。
ステップＳ４５０では、バルブ特性の実際の変化速度である減少側変化速度ＢＳとバルブ特性の推定変化速度との乖離が小さくなるように、基本減少量Ｂｂやオイル係数Ｋ１、モータ係数Ｋ２が補正される。例えば、減少側変化速度ＢＳから上記減少量Ｂの実測値を求める。そして、上記式（３）から算出される減少量Ｂと減少量Ｂの実測値との偏差を算出し、その偏差が小さくなるように基本減少量Ｂｂ、オイル係数Ｋ１、及びモータ係数Ｋ２を補正する。なお、簡易的には、基本減少量Ｂｂを補正することで、上記式（３）から算出される減少量Ｂと減少量Ｂの実測値との偏差が小さくなるようにしてもよい。また、より簡易的には、上記式（３）から算出される減少量Ｂと減少量Ｂの実測値との偏差に基づき、上記式（３）から算出される減少量Ｂを直接補正する補正値を算出するようにしてもよい。なお、減少側変化速度ＢＳも、機関回転速度ＮＥの違いによる軸力の差、潤滑油の粘度、モータ２１０の出力トルクによっても変化する。従って、種々の機関回転速度ＮＥや機関温度毎に減少側変化速度ＢＳを計測して、機関回転速度ＮＥや機関温度毎に補正係数を算出することが望ましい。
【０１０２】
また、先の図１０〜図１３に示した基本増大量Ａｂ、基本減少量Ｂｂ、オイル係数Ｋ１、及びモータ係数Ｋ２を初期値とする。そして、種々の機関回転速度ＮＥや機関温度毎に増大側変化速度ＡＳや減少側変化速度ＢＳを計測し、その計測結果から実際のバルブ特性の変化速度に即した基本増大量Ａｂ、基本減少量Ｂｂ、オイル係数Ｋ１、及びモータ係数Ｋ２を算出する。そして、その算出された各値にて、先の図１０〜図１３に示した基本増大量Ａｂ、基本減少量Ｂｂ、オイル係数Ｋ１、及びモータ係数Ｋ２の初期値を上書きするようにしてもよい。
【０１０３】
・コントロールシャフト３４０の動作方向と上記軸力の作用方向とが逆になっている場合、つまり最大リフト量ＶＬが大きくなるようにコントロールシャフト３４０を動かす場合において、軸力が非常に大きいときにバルブ特性を大きく変更すると、大きな軸力に抗してコントロールシャフト３４０を大きく駆動させなければならない。そのため、コントロールシャフト３４０やモータ２１０等に過大な負荷がかかるおそれがある。そこで、コントロールシャフトの動作方向と上記軸力の作用方向とが逆のときに、コントロールシャフト３４０に作用する軸力が所定値よりも大きいときには、軸力が所定値以下のときに比べてバルブ特性の変更量を小さくするようにしてもよい。この場合には、コントロールシャフト３４０やモータ２１０等に過大な負荷がかかることを抑えることができる。
【０１０４】
例えば、機関回転速度ＮＥが所定の低回転判定値よりも低く、軸力が所定の値よりも大きくなるときや、機関回転速度ＮＥが所定の高回転判定値よりも高く、軸力が所定値よりも大きくなるときには、軸力が所定値以下のときに比べて、最大リフト量ＶＬを大きくするときの変更量を抑えるようにしてもよい。
【０１０５】
図１６に、この変形例の一例を示す。図１６に示すように、例えば最大リフト量ＶＬを第２リフト量ＶＬ２から第３リフト量ＶＬ３に向けて大きくする場合において、コントロールシャフト３４０に作用する軸力が所定値よりも大きいときには、機関運転状態に基づいて設定される目標リフト量ＶＬｐを、第２リフト量ＶＬ２から第３リフト量ＶＬ３に向けて段階的に変更する。これにより実際の最大リフト量ＶＬは、第２リフト量ＶＬ２から第３リフト量ＶＬ３に向けて段階的に変更されていくため、軸力が所定値以下のときに比べて最大リフト量ＶＬの変更量を抑えることができる。ちなみに、このようにして実際の最大リフト量ＶＬを第２リフト量ＶＬ２から第３リフト量ＶＬ３に向けて段階的に変更させるときには、カム５３０において上記保持領域とは異なるカム面、つまり最大リフト量ＶＬが徐々に変化するカム面を使い、モータ２１０に保持電流を流して最大リフト量ＶＬを一時的に保持するようにすればよい。また、このようにして目標リフト量ＶＬｐを段階的に変更する場合には、そうした目標リフト量ＶＬｐの変更態様に合わせて、仮想目標量ＶＬＶｐも同様に段階的に変更することが望ましい。
【０１０６】
・オイル係数Ｋ１による推定変化速度の補正は、適宜変更することができる。要は、バルブ特性を変更しているときのバルブ特性の推定変化速度が、機関温度の増大に伴って潤滑油の粘度が低くなるほど速い速度に設定されるようにすればよい。また、モータ係数Ｋ２による推定変化速度の補正も、適宜変更することができる。要は、バルブ特性を変更しているときのバルブ特性の推定変化速度が、機関温度の増大に伴ってモータ２１０の出力トルクが低くなるほど遅い速度に設定されるようにすればよい。
【０１０７】
・上記式（２）や式（３）から、オイル係数Ｋ１を削除して、オイル係数Ｋ１による推定変化速度の補正を省略してもよい。また、上記式（２）や式（３）から、モータ係数Ｋ２を削除して、モータ係数Ｋ２による推定変化速度の補正を省略してもよい。
【０１０８】
・先の図７や図８に示した一連の処理を、機関用制御装置１００ではなくモータ用制御装置１５０にて行うようにしてもよい。
・仮想リフト量ＶＬＶを、吸入空気量の推定以外に利用してもよい。
【０１０９】
・上記実施形態では、バルブ特性を変更したと仮定したときのバルブ特性の変更途中における最大リフト量ＶＬの推定値を仮想リフト量ＶＬＶとして算出するようにした。つまり仮想リフト量ＶＬＶは、バルブ特性を変更したと仮定したときの値であった。この他、バルブ特性を実際に変更したときのバルブ特性の変更途中における最大リフト量ＶＬの推定値として、上記仮想リフト量ＶＬＶを算出するようにしてもよい。つまり仮想リフト量ＶＬＶを、実際にバルブ特性を変更したときの最大リフト量ＶＬの推定値として利用してもよい。この場合には、例えば最大リフト量ＶＬを検出するセンサ等を省略したり、そうしたセンサをより簡素な構造を有したものに置き換えたりすることができる。
【０１１０】
・上記可変機構部３００によるバルブ特性の変更では、吸気バルブ３１の最大リフト量ＶＬと開弁期間ＩＮＣＡＭとが同期して変化する。そこで上記実施形態では、最大リフト量ＶＬに関する各種制御値を算出するようにしたが、同様の態様にて開弁期間ＩＮＣＡＭに関する各種制御値（例えば開弁期間ＩＮＣＡＭの目標値や、開弁期間ＩＮＣＡＭの仮想値など）を算出するようにしてもよい。
【０１１１】
・可変動弁機構６００によって変更される吸気バルブ３１の最大リフト量は、３段階であった。この他、吸気バルブ３１の最大リフト量を２段階に変更したり、４段階以上に変更する可変動弁機構でもよい。
【０１１２】
・上記カム５３０の形状は一例であり、コントロールシャフト３４０を軸方向に移動させることが可能なカムであれば、他の形状でもよい。
・可変動弁機構６００の構造は一例であり、他の構造でバルブ特性を段階的に変更する可変動弁機構であってもよい。例えば、直動式の動弁系を備える場合には、カムによって作動するバルブリフタの作動量を多段階に変更する可変動弁機構を設けることにより、バルブ特性を段階的に変更することができる。また、ロッカアーム式の動弁系を備える場合には、ロッカアームを支持するラッシュアジャスタの沈み込み量を多段階に変更する可変動弁機構を設けることにより、バルブ特性を段階的に変更することができる。また、ロッカアーム式の動弁系を備える場合において、ロッカアームの形状を多段階に変化させる可変動弁機構を設けることにより、バルブ特性を段階的に変更することができる。
【０１１３】
・上記可変機構部３００は、吸気バルブ３１の最大リフト量及び開弁期間を変更可能な機構であった。この他、最大リフト量のみを変更可能な機構、あるいは開弁期間のみを変更可能な機構であってもよい。また、最大リフト量や開弁期間とは異なるバルブ特性（例えば開弁時期や閉弁時期など）を変更する可変機構部でもよい。
【０１１４】
・上記可変機構部３００は、吸気バルブ３１の動弁系に設けられていたが、排気バルブ４１の動弁系に設けられていてもよい。
【符号の説明】
【０１１５】
１…内燃機関、１０…シリンダブロック、１１…シリンダ、１２…ピストン、１３…燃焼室、２０…シリンダヘッド、２１…吸気ポート、２２…排気ポート、２４…バルブスプリング、２５…ラッシュアジャスタ、２６…ロッカアーム、２６ａ…ローラ、３０…吸気通路、３１…吸気バルブ、３２…吸気カムシャフト、３２ａ…吸気カム、３３…スロットルバルブ、４０…排気通路、４１…排気バルブ、４２…排気カムシャフト、４２ａ…排気カム、５０…スプリング、１００…機関用制御装置、１５０…モータ用制御装置、２１０…モータ、２１１…回転角度センサ、２２０…減速機構、３００…可変機構部、３１０…入力部、３１１…入力アーム、３１１ａ…ローラ、３１２…ヘリカルスプライン、３１３…突起、３１４…ハウジング、３２０…出力部、３２１…出力アーム、３２２…ヘリカルスプライン、３２３…ハウジング、３３０…支持パイプ、３４０…コントロールシャフト、３５０…スライダギヤ、３５１…ヘリカルスプライン、３５２…ヘリカルスプライン、４００…連結部材、５００…変換機構、５１０…ホルダ、５１１…接続軸、５２０…ガイド、５３０…カム、５３０ｂ…基準円、５４０…ローラ、６００…可変動弁機構。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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