(57)【要約】    【課題】バルブスプリング反力等に起因する非線形特性に対応した可変動弁装置のモデルを構築して可変動弁装置を精度よく制御する。    【解決手段】可変されるリフト特性の変位毎に「アクチュエータの駆動力／リフト特性の変位」として算出したバネ定数を用いて前記可変動弁装置の動作特性をモデル化し、このモデルを用いて前記アクチュエータの制御指令値を算出する。また、前記リフト特性の変化方向を判定し（Ｓ１２、１４）、判定結果に応じて異なる補正値を算出して（Ｓ１３、１５、１６）前記制御指令値を補正する。【選択図】  図１３
2006200402.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータの駆動力を制御することによって機関の吸気弁又は排気弁のリフト特性を変化させる構成であって、前記アクチュエータの駆動力と前記リフト特性の変位との関係が非線形な特性を有する内燃機関の可変動弁装置において、
可変されるリフト特性の変位毎に「アクチュエータの駆動力／リフト特性の変位」として算出したバネ定数を用いて前記可変動弁装置の動作特性をモデル化し、このモデルを用いて前記アクチュエータの制御指令値を算出する制御指令値算出手段と、
前記リフト特性の変化方向に応じて異なる補正値を算出し、算出した補正値で前記制御指令値を補正する補正手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
【請求項２】
前記補正手段は、リフト量が増加する方向にあるか減少する方向にあるかを判定し、
リフト量が増加する方向にあるときは前記制御指令値を増大補正し、リフト量が減少する方向にあるときは前記制御指令値を減少補正することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項３】
前記補正手段は、現在のリフト量が最大リフト量であるときは前記判定を行うことなく前記制御指令値を減少補正し、現在のリフト量が最小リフト量であるときは前記判定を行うことなく前記制御指令値を増大補正することを特徴とする請求項２記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項４】
前記補正手段は、可変されるリフト特性毎に前記補正値を算出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項５】
前記補正手段は、機関回転速度毎に前記補正値を算出することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項６】
前記制御指令値算出手段は、
機関の運転状態に応じて設定される最終的な到達リフト特性が入力され、実際のリフト特性が所望の応答で追従するようにフィードフォワード補償出力を算出するフィードフォワード補償器と、
前記到達リフト特性が入力され、前記到達リフト特性に対して前記所望の応答を実現するための目標リフト特性を設定する目標リフト特性設定手段と、
前記目標リフト特性と実際のリフト特性との偏差に基づいて、フィードバック補償出力を算出するフィードバック補償器と、を有し、
前記フィードフォワード補償出力と前記フィードバック補償出力とに基づいて前記制御指令値を算出することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項７】
前記補正手段は、前記フィードフォワード補償出力、前記目標リフト特性又は前記制御指令値に基づいて、前記リフト特性の変化方向を判定することを特徴とする請求項６記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項８】
前記可変動弁装置は、
機関の回転に連動して回転する駆動軸と、
前記駆動軸の外周に相対回転可能に外嵌し、前記吸気弁又は排気弁を開閉駆動する揺動カムと、
前記駆動軸の外周に偏心して固定された偏心カムと、
前記偏心カムの外周に相対回転可能に外嵌するリング状リンクと、
前記駆動軸と略平行に延びる制御軸と、
前記制御軸の外周に偏心して固定された制御カムと、
前記制御カムの外周に相対回転可能に外嵌し、その一端で前記リング状リンクと連携されたロッカアームと、
前記ロッカアームの他端と前記揺動カムとを連携するロッド状リンクと、を有し、
前記アクチュエータが前記制御軸を回転させることにより、前記ロッカアームの揺動中心位置が変化して前記リフト特性が変化することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の内燃機関の可変動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気弁又は排気弁のリフト特性（リフト量、作動角）を機関の運転状態に応じて可変する内燃機関の可変動弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、機関低速低負荷時における燃費の改善や安定した運転性並びに高速高負荷時における吸気の充填効率の向上による十分な出力を確保する等のために、吸気弁・排気弁のリフト特性を機関の運転状態に応じて可変する内燃機関の可変動弁装置が提案されている。
この種の可変動弁装置として、特許文献１に示されるものでは、バルブスプリングの反力によって可変動弁装置の制御軸に作用する非線形特性の反力トルクを外乱として取り扱って制御を行っている。
【特許文献１】特開２００１−３７７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１に記載の可変動弁装置では、フィードバック制御系の安定性と反力トルクとの関係が明らかにできず、また、フィードバック制御系に対するバラツキ、経年変化の影響を容易に扱えない。
また、安定性解析では、制御対象の伝達関数とフィードバック補償器の伝達関数とを掛け合わせた一巡伝達関数が必要であるが、反力トルクを外乱として取り扱って制御対象（可変動弁装置）のモデルに反力トルク作用を組み込んでいないので、モデル化が不十分であり、この不十分な制御対象の伝達関数を用いて一巡伝達関数を求めても、安定性解析を正しく行うことができない。
【０００４】
本発明は、このような課題に着目してなされたものであり、バルブスプリング反力等に起因する非線形特性に対応した可変動弁装置のモデルを構築して精度よく制御することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このため、本発明は、アクチュエータの駆動力を制御することによって機関の吸気弁又は排気弁のリフト特性を変化させる構成であって、前記アクチュエータの駆動力と前記リフト特性の変位との関係が非線形な特性を有する内燃機関の可変動弁装置において、可変されるリフト特性の変位毎に「アクチュエータの駆動力／リフト特性の変位」として算出したバネ定数を用いて前記可変動弁装置の動作特性をモデル化し、このモデルを用いて前記アクチュエータの制御指令値を算出すると共に、前記リフト特性の変化方向に応じて異なる補正値を算出して前記制御指令値を補正するようにした。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、リフト特性毎に算出したバネ定数を用いることにより、バルブ特性の可変範囲の全域に亘って、バルブスプリング反力等に起因する非線形特性に対応した可変動弁装置のモデルを構築できるので、個体バラツキによる特性違いにも容易に対応させて制御性能を向上できる。また、リフト特性の変化方向に応じて異なる補正を行うことにより、リフト特性の応答からヒステリシスの影響を効果的に排除することができ、設計者が希望する応答に対して良好な追従性を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
図１〜図３は、本発明に係る内燃機関の可変動弁装置を、吸気弁側に適用した実施形態を示している。なお、図１では排気弁側（図１の下側）の構成を図示省略している。
シリンダヘッド１０の上部には、全気筒にわたって連続した駆動軸１１が設けられている。この駆動軸１１は、図外の一端にスプロケットが取り付けられ、タイミングチェーン等を介して機関のクランクシャフトに連動して回転する。
【０００８】
この駆動軸１１の外周には、吸気弁（又は排気弁）１９を駆動する揺動カム１８の円筒状の軸受部１８ａが相対回転可能に外嵌している。この揺動カム１８は、先端部（カムノーズ）１８ｂを有する薄板状をなし、その外周に、吸気弁１９の上端に設けられた伝達部材としてのバルブリフタ１９ａの上面１９ｂに摺接するカム面１８ｃが形成されている。
また、駆動軸１１の外周にはリング状の偏心カム１２が圧入等により固定されている。この偏心カム１２の中心（軸心）Ｃ２は、駆動軸１１の中心（軸心）Ｃ１に対して所定量偏心している。この偏心カム１２の外周には、リング状リンク１３の基部１３ａがベアリング等を介して相対回転可能に外嵌している。なお、揺動カム１８の揺動中心（軸心）は、駆動軸１１の中心Ｃ１と一致している。
【０００９】
駆動軸１１の斜め上方には、制御軸１４が駆動軸１１と略平行に気筒列方向に延設されている。この制御軸１４は、後述する駆動部２０により機関の運転状態に応じて所定角度回転され、保持される。
制御軸１４の外周には、リング状の制御カム１５が圧入等により固定されている。制御カム１５の中心（軸心）Ｃ４は、制御軸１４の中心（軸心）Ｃ３に対して所定量偏心している。この制御カム１５の外周には、ロッカアーム１６の円筒状の中央基部が相対回転可能に外嵌している。このロッカアーム１６の一端部１６ａと、リング状リンク１３の小径な先端部１３ｂとは、両者１６ａ、１３ｂを挿通する第１ピン２９ａを介して相対回転可能に連結されている。
【００１０】
また、ロッカアーム１６の他端部１６ｂと揺動カム１８とは、ロッド状リンク１７によって連携されている。より具体的には、ロッカアーム１６の他端部１６ｂと、ロッド状リンク１７の一端部１７ａとは、両者１６ｂ、１７ａを挿通する第２ピン２９ｂを介して相対回転可能に連結されている。また、ロッド状リンク１７の他端部１７ｂと揺動カム１８とは、両者１７ｂ、１８を挿通する第３ピン２９ｃを介して相対回転可能に連結されている。
【００１１】
次に、制御軸１４を回転、保持する駆動部２０の構成を説明する。
図１に示すように、制御軸１４は、シリンダヘッド１０に固定されるケース２２内まで延びており、その一端にウォームホイール２１が固定されている。ケース２２には、ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）５０からの制御信号により駆動される電動モータ２６が取り付けられており、この電動モータ２６の出力軸２６ａは、ローラベアリング２５を介してケース２２内に回転可能に延在している。この出力軸２６ａに、ウォームホイール２１と噛合するウォームギヤ２４が固定されている。なお、ウォームギヤ２４とウォームホイール２１の間でモータトルクを増大させるために、ギヤ比を適宜に大きく設定してある。また、ケース２２には、制御軸１４（ウォームホイール２１）の回転角度を検出する回転角センサ２３が取り付けられており、この回転角センサ２３の出力は、上記ＥＣＵ５０に入力され、該回転角センサ２３で検出された制御軸１４の回転角、すなわち、吸気弁１９の作動角（リフト量）検出値に基づいて、電動モータ２６がフィードバック制御される。
【００１２】
このような構成により、機関の回転に連動して駆動軸１１が回転すると、偏心カム１２を介してリング状リンク１３が並進移動し、これに応じてロッカアーム１６が制御カム１５の中心Ｃ４を揺動中心として揺動し、かつ、ロッド状リンク１７を介して揺動カム１８が揺動する。このとき、揺動カム１８のカム面１８ｃが、吸気弁１９の上端に設けられた伝達部材としてのバルブリフタ１９ａの上面に摺接し、バルブリフタ１９ａを図外のバルブスプリングの反力に抗して押圧することにより、吸気弁１９が機関の回転に連動して開閉作動する。
【００１３】
また、機関の運転状態に応じて電動モータ２６の出力軸２６ａが回転駆動されると、ウォームギヤ２４、ウォームホイール２１を介して制御軸１４が回転して、ロッカアーム１６の揺動中心となる制御カム１５の中心Ｃ４の位置が変化し、吸気弁１９のリフト特性が連続的に変化する。より具体的には、制御軸１４が大きく回転されて（すなわち、制御軸１４の作動角が大きく）、制御カム１５の中心Ｃ４と駆動軸１１の中心Ｃ１との距離を近づけるほど、バルブリフト量及びバルブ作動角が大きくなる。
【００１４】
次に、上記可変動弁装置（機構）の動作特性を、図４〜６を参照して考察する。
ロッカアーム１６の他端部１６ｂには、吸気弁１９のバルブスプリング反力等によって生じる反力Ｆ１が、揺動カム１８、ロッド状リンク１７、第２ピン２９ｂ等を介して作用する。また、ロッカアーム１６の一端部１６ａには、反作用として発生する反力Ｆ２が、偏心カム１２、リング状リンク１３、第１ピン２９ａ等を介して作用する。従って、ロッカアーム１６の揺動中心Ｃ４には、実質的に反力Ｆ１、Ｆ２の合成反力Ｆ３が作用する。
【００１５】
これにより、制御軸１４には、制御軸１４の中心Ｃ３から合成反力Ｆ３の方向線までの腕長さｒ１と合成反力Ｆ３との積であるトルクＴ１が作用する。従って、駆動部２０が制御軸１４を所定の角度に保持するためには、少なくとも上記のトルクＴ１に釣り合う逆向きのトルクを必要とする。
制御軸１４が所定の回転角度に保持された状態では、図４に示すように、揺動カム１８が最も高リフト側へ押し下げられたとき、すなわち、図４の反時計方向に最も揺動したときに合成反力Ｆ３が最大となる。このときの合成反力Ｆ３の方向は、駆動軸１１の中心Ｃ１と制御軸１４の中心Ｃ３とを結ぶ第１の線Ｌ１と略平行となる。
【００１６】
ここで、図６に示すように、合成反力Ｆ３は、リフト量（及び作動角）の増大に応じて増大する[（Ａ）：最小作動角、（Ｂ）：中間位置、（Ｃ）：最大作動角]が、腕長さｒ１は、偏心カム１２の回転にしたがって、最小作動角から中間位置までは増大するが、その後は減少する。このため、合成反力Ｆ３と腕長さｒ１との積であるトルクＴ１は、作動角θに対して非線形な特性を有する。
【００１７】
図７は、制御軸１４の作動角θCSと駆動電流ｉCS（トルクＴ１に比例する）との関係を示している。ここで、本実施形態においては、図７に示すように、非線形な「作動角θCS−駆動電流ｉCS特性」に対し、作動角θCS毎のバネ定数Ｋ（θCS）を下式のように定義して算出し、該バネ定数Ｋ（θCS）を用いて制御対象である可変動弁機構の動作特性をモデル化しつつ作動角θCSの位置決め制御を行う。
【００１８】
Ａ（θCS）＝ｉ（θCS）／θCS  …(1)
Ｋ（θCS）＝Ａ（θCS）・ＫT  …(2)
但し、ＫT：電動モータ２６のトルク定数である。
すなわち、図８に示すように、駆動電流ｉ（θCS）を作動角θCSで除算したＡ（θCS）に、電動モータ２６のトルク定数ＫTを乗算した値を各作動角θCSにおけるバネ定数Ｋ（θCS）とし（図８参照）、算出されたバネ定数Ｋ（θCS）を作動角θCS毎に割り付けて図９に示す「作動角−バネ定数マップ」を作成する。このようにバネ定数を定義することで、非線形特性を有する作動角と駆動電流とを連続的かつ一義的な関数として設定でき、可変動弁機構を後述するようにモデル化することが可能となる。
【００１９】
図１０は、ＥＣＵ５０によって実行される作動角θCSの位置決め制御システムを示すブロック図であり、大きく分けて動特性補償部１０１、応答性補償部１０２、オフセット補償器１０３及び制御対象である可変動弁機構１０４を含んで構成される。
まず、可変動弁機構１０４の伝達関数Ｇｐ（ｓ）は、動特性と静特性との積として、次式に示すような０次／２次で表すことができる（可変動弁機構のモデル化）。ここで、下式右辺の左側の項が動特性、右側の項が静特性を示している。
【００２０】
【数１】
2006200402.tif 000003
【００２１】
ただし、Ｊ：可変動弁機構の慣性モーメント、Ｄ：可変動弁装置の粘性抵抗、ＫT：電動モータのトルク定数、Ｋ（θCS）：バネ定数（上記「作動角−バネ定数マップ」から算出される）、θCS：可変動弁装置の作動角である。
以上のことを踏まえて、図１０に示した制御システムの各要素について説明する。
動特性補償部１０１は、本発明に係るフィードフォワード補償器に相当し、設計者が希望する作動角の応答（減衰比ζ、振動数ω）が次式(4)に示す目標作動角演算器１０２ａの伝達関数ＧT（ｓ）で与えられると、
【００２２】
【数２】
2006200402.tif 000004
【００２３】
入力値かつ最終目標値である到達作動角θCSTに対し、作動角θCSが動特性ＧT(s)で追従するように、ＧFF（ｓ）＝ＧT（ｓ）／ＧP（ｓ）の関係より求めた動特性補償部１０１の伝達関数ＧＦＦ（ｓ）により、次式(5)に示すように、駆動電流のフィードフォワード分である動特性補償出力ｉCSFFを算出し、第１加算部１１１に出力する。つまり、動特性補償部１０１は、２次／２次フィルタで構成される。
【００２４】
【数３】
2006200402.tif 000005
【００２５】
応答性補償部１０２は、目標作動角演算器１０２ａ、減算部１１０及び動特性補償出力補償器１０２ｂから構成される。なお、目標作動角演算器１０２ａが本発明に係る目標リフト特性設定手段に相当し、動特性補償出力補償器１０２ｂが本発明に係るフィードバック補償器に相当する。
目標作動角演算器１０２ａは、機関の運転状態に応じて設定される到達作動角θCSTを入力とし、設計者が希望する作動角の応答である目標作動角θCSMを(6)式に基づき演算し、減算部１１０及びオフセット補償器１０３に出力する。この目標作動角θCSMは、作動角θCSが最終的な到達作動角θCSTに至るまでの過渡的な作動角である。
【００２６】
【数４】
2006200402.tif 000006
【００２７】
減算部１１０は、(7)式に示すように、目標作動角θCSMから実作動角θCSを減算して偏差量θERRを算出し、動特性補償出力補償器１０２ｂに出力する。
θERR＝θCSM−θCS  …(7)
動特性補償出力補償器１０２ｂは、積分特性を有し、制御対象のパラメータ変化に対して安定性が補償されているフィルタを用いて、偏差量θERRから動特性補償出力補正値ｉCSFBを算出し、第１加算部１１１に出力する。上記積分特性を有するフィルタの例として(8)式があげられる。ここで、ＰおよびＩは安定性が補償されているゲインである。この場合、動特性補償出力補償値ｉCSFBは(9)式により算出される。
【００２８】
ＧFB(s)＝（Ｐｓ＋Ｉ）／ｓ  …(8)
ｉCSFB＝[（Ｐｓ＋Ｉ）／ｓ]・θERR  …(9)
第１加算部１１１は、(10)式に示すように、動特性補償部１０１で算出された動特性補償出力ｉCSFF及び動特性補償出力補償器１０２ｂで算出された動特性補償出力補正値ｉCSFBを加算して基本電流指令値ｉCMDを算出し、第２加算部１１２に出力する。なお、かかる基本電流指令値ｉCMDが本発明に係る制御指令値に相当する。
【００２９】
ｉCMD＝ｉCSFB＋ｉCSFF  …(10)
オフセット補償器１０３は、入力された目標作動角（規範応答）θCSMに基づいてオフセット補正量ｉOFFSETを算出し、第２加算部１１２に出力する。なお、かかるオフセット補正量ｉOFFSETが本発明に係る補正値に相当し、また、オフセット補正量ｉOFFSETの算出処理の詳細は後述する（図１１〜１４参照）。
【００３０】
そして、第２加算部１１２は、(11)式に示すように、入力された基本電流指令値ｉCMDとオフセット補正量ｉOFFSETとを加算して最終電流指令値ｉCSCを算出し、可変動弁装置１０４（の電動モータ２６）に出力する。
ｉCSC＝ｉCMD＋ｉOFFSET  …(11)
次に、上記オフセット補償器１０３及び該オフセット補償器１０３において実行されるオフセット補正量ｉOFFSETの算出処理について説明する。
【００３１】
制御システムの基本的な構成としては、上記基本電流指令値ｉCMDを可変動弁装置に出力することになるのであるが、図１１（ａ）に示すように、実際の可変動弁装置の作動角θCSと駆動電流ｉCSの関係は、摩擦やバルブスプリング等の影響により、作動角θCSが増大するとき（リフト量が増加する方向にあるとき）は、減少するとき（リフト量が減少する方向にあるとき）よりも同一作動角θCSにおける駆動電流ｉCSが大きくなるヒステリシスを有し、かつ、作動角θCSが増大するときは上記基本電流指令値ｉCMD（図中のｏｆｆｓｅｔ０＿ｌｉｎｅに相当する）よりも大きな駆動電流を必要とし、作動角θCSが減少するときは上記基本電流指令値ｉCMDよりも小さな駆動電流でよいことが確認されている。
【００３２】
従って、単に基本電流指令値ｉCMDを出力しただけでは、指令値と可変動弁装置の実際の動作とにずれが生じて応答性が悪化してしまったり、必要以上に大きな駆動電流を供給して消費電力を増大させてしまったりするおそれがある。
そこで、本実施形態においては、図１１（ａ）に示す実機データ（作動角−電流値）を基に、図１１（ｂ）に示すような表をあらかじめ作成しておき、オフセット補償器１０３において、この表を参照することにより、同一作動角であっても、リフト量増加（リフト上昇）方向であるかリフト量減少（リフト下降）方向であるかによって異なるオフセット補正量ｉOFFSETを算出し、算出したオフセット補正量ｉOFFSETで（基本）電流指令値ｉCMDを補正して最終的な電流指令値ｉCSCを算出するようにしている。
【００３３】
図１２は、オフセット補正量ｉOFFSETの算出のメインルーチンを示している。図１１において、Ｓ１では、最小値θMIN＜（現在の）作動角θCS＜最大値θMAXであるか否かを判定する。ここで、最大値θMAXは最大作動角を示し、このときバルブリフト量が最大となる。最小値θMINは最小作動角を示し、このときバルブリフト量が最小となる。θMIN＜θCS＜θMAXであれば、すなわち、作動角θCSが最大値θMAXでも最小値θMINでもなければＳ２に進み、第１のオフセット補正量算出制御を行う（図１３参照）。一方、θCS＝θMAX又はθCS＝θMINであれば、すなわち、作動角θCSが最大作動角又は最小作動角となっていればＳ３に進み、第２のオフセット補正量算出制御を行う（図１４参照）。
【００３４】
図１３は、図１２のＳ２で実行される第１のオフセット補正量算出制御の内容を示している。Ｓ１１では、入力された目標作動角θCSMから前回値θCSM(-1)を減算し、その変化量Ｇｒａｄ（＝θCSM−θCSM(-1)）を算出する。
Ｓ１２では、算出した変化量Ｇｒａｄが正（Ｇｒａｄ＞０）であるか否かを判定する。Ｇｒａｄ＞０、すなわち、リフト量増加方向（リフト上昇方向）であればＳ１３に進み、Ｇｒａｄ≦０であればＳ１４に進む。
【００３５】
Ｓ１３では、目標作動角θCSMに基づいて、図１３（ｂ）の「ｕｐ＿ｏｆｆｓｅｔ＿ｌｉｎｅ（実線）」と「ｏｆｆｓｅｔ０＿ｌｉｎｅ（一点鎖線）」との差「ｄｅｇ＿ｉ＿ｕｐ（＞０）」を電流補正値ＸLPFとして算出する。なお、「ｕｐ＿ｏｆｆｓｅｔ＿ｌｉｎｅ」は、リフト量を増加させていくときに可変動弁装置の作動角θCSを変化させるために必要な電流値であり、「ｏｆｆｓｅｔ０＿ｌｉｎｅ」は、上述したように基本電流指令値ｉCMDに相当する。
【００３６】
Ｓ１４では、算出した変化量Ｇｒａｄが負（Ｇｒａｄ＜０）であるか否かを判定する。Ｇｒａｄ＜０であれば、すなわち、バルブリフトを下降（リフト量を減少）させる方向であればＳ１５に進み、Ｇｒａｄ＜０でなければ、すなわち、Ｇｒａｄ＝０であればＳ１６に進む。
Ｓ１５では、目標作動角θCSMに基づいて、図１３（ｂ）の「ｄｎ＿ｏｆｆｓｅｔ＿ｌｉｎｅ（破線）」と「ｏｆｆｓｅｔ０＿ｌｉｎｅ（一点鎖線）」との差「ｄｅｇ＿ｉ＿ｄｎ（＜０）」を電流補正値ＸLPFとして算出する。なお、「ｄｎ＿ｏｆｆｓｅｔ＿ｌｉｎｅ」は、リフト量を減少させていくときに可変動弁装置の作動角θCSを変化させるために必要な電流値である。
【００３７】
Ｓ１６では、電流補正値ＸLPF＝ＸLPF(-1)とし、前回値を保持する。
Ｓ１７では、(12)式に示すように、Ｓ１３、Ｓ１５又はＳ１６で算出した電流補正値ＸLPFにローパスフィルタを施して、オフセット補正量ｉOFFSETを算出する。
ｉOFFSET＝[１／（１＋Ｔｓ）]・ＸLPF  …(12)
図１４は、図１２のＳ３で実行される第２のオフセット補正量算出制御の内容を示している。Ｓ２１では、作動角θCSが最小値θMINであるか否かを判定する。θCS＝θMINであればＳ２２に進み、θCS≠θMINであればＳ２３に進む。
【００３８】
Ｓ２２では、最小作動角となっており、必ずリフト量を増加させる方向となるので、入力された目標作動角θCSMに基づいて、図１３（ｂ）の「ｕｐ＿ｏｆｆｓｅｔ＿ｌｉｎｅ（実線）」と「ｏｆｆｓｅｔ０＿ｌｉｎｅ（一点鎖線）」との差「ｄｅｇ＿ｉ＿ｕｐ（＞０）」をオフセット補正量ｉOFFSETとする。
Ｓ２３では、最大作動角となっており、必ずリフト量を減少させる方向となるので、入力された目標作動角θCSMに基づいて、図１３（ｂ）の「ｄｎ＿ｏｆｆｓｅｔ＿ｌｉｎｅ（破線）」と「ｏｆｆｓｅｔ０＿ｌｉｎｅ（一点鎖線）」との差「ｄｅｇ＿ｉ＿ｄｎ（＜０）」をオフセット補正量ｉOFSSETとする。
【００３９】
以上のように、作動角毎に算出したバネ定数Ｋ（θCS）を用いて可変動弁装置をモデル化し、該モデルを用いて電流指令値ｉCSCを算出して制御することにより、パラメータ変動や外乱の影響を受けにくく、かつ設計者が希望する作動角応答を得ることができる。
特に、リフト量の変化方向を判定し、実機データに基づいて、リフト量増加方向とリフト減少方向とで異なるオフセット補正量ｉOFFSETを算出し、このオフセット補正量ｉOFFSETで（基本）電流指令値ｉCMDを補正して最終電流指令値ｉCSCを算出するようにしたので、ヒステリシスの影響を取り除き、リフト量（作動角）の変化方向にかかわらず、規範応答に対して作動角の良好な追従性を実現できる。また、（現在の）作動角θCSが最小作動角である場合には、必ずリフト増加方向に変化させることになるので、目標作動角θCSMに対応する「ｄｅｇ＿ｉ＿ｕｐ」をオフセット補正量ｉOFFSETとして直ちに算出するようにし、（現在の）作動角θCSが最大作動角である場合には、必ずリフト量減少方向に変化させることになるので、目標作動角θCSMに対応する「ｄｅｇ＿ｉ＿ｄｎ」をオフセット補正量ｉOFFSET補正量として直ちに算出することにより、制御の簡略化を図りつつ、最小・最大作動角からの作動角変化に対しても良好な追従性を実現するようにしている。
【００４０】
なお、上記実施形態では、オフセット補償器１０３が規範応答（θCSM）を入力とし、該規範応答に基づいて（すなわち、前回値との比較により）リフト量増加方向であるかリフト量減少方向であるかを判定しているが、これに代えて、図１５に示すように、動特性補償部１０１からの出力である動特性補償出力ｉCSFFを入力とし、該動特性補償出力ｉCSFFに基づいて判定したり（第２実施形態）、図１６に示すように、基本電流指令値ｉCMDを入力とし、該基本電流指令値ｉCMDに基づいて判定したりするように構成してもよい（第３実施形態）。
【００４１】
また、上述したように、可変動弁装置の作動角θCSと駆動電流ｉCSの関係は、作動角θCSが増大するときは、減少するときより同一作動角θCSの駆動電流ｉCSが大きくなるヒステリシスを有しているが、このヒス幅が、図１７（ａ）に示すように、機関回転速度Ｎｅが大きいほど増大する特性を有することも確認されている。すなわち、作動角θCSが増大するときは、機関回転速度Ｎｅが増大するほど駆動電流ｉCSが大きくなり、作動角θCSが減少するときは、機関回転速度Ｎｅが増大するほど駆動電流ｉCSが小さくなる傾向がある。
【００４２】
そこで、第４実施形態では、上記第１〜第３実施形態において、図１７（ａ）に示す実機データを基に、図１７（ｂ）に示すような機関回転速度Ｎｅをも考慮した表をあらかじめ作成しておき、これを図１１（ｂ）に示す表に代えて用いて、変位量Ｇｒａｄ、機関回転速度Ｎｅ及び目標作動角θCSMに基づいてオフセット補正量ｉOFFSETを算出する。この場合、前記図１３、図１４のフローチャートにおいて「ｕｐ＿ｏｆｆｓｅｔ＿ｌｉｎｅ」が現在の機関回転速度Ｎｅ（ｒｐｍ）に応じた「ｕｐ＿ｏｆｆｓｅｔ＿ｒｐｍ＿ｌｉｎｅ」に代わり、「ｄｎ＿ｏｆｆｓｅｔ＿ｌｉｎｅ」が現在の機関回転速度Ｎｅに応じた「ｄｎ＿ｏｆｆｓｅｔ＿ｒｐｍ＿ｌｉｎｅ」に代わることになる。なお、図では、１０００ｒｐｍと３０００ｒｐｍのみを代表例として示しているが、他の回転速度においても補正量ｉOFFSETを算出できることは言うまでもない。
【００４３】
さらに、上記各実施形態では、目標作動角（規範応答）θCSMの変化量Ｇｒａｄが０のときは前回の電流補正値ＸLPFを保持（すなわち、最終電流指令値ＩCSCも前回値を保持）することになるが、作動角を保持するだけの場合には、作動角に応じて図１１（ｂ）の「ｕｐ＿ｏｆｆｓｅｔ＿ｌｉｎｅ」と「ｄｎ＿ｏｆｆｓｅｔ＿ｌｉｎｅ」との間の電流値又は作動角及び機関回転速度Ｎｅに応じて図１７（ｂ）の「ｕｐ＿ｏｆｆｓｅｔ＿ｒｐｍ＿ｌｉｎｅ」と「ｄｎ＿ｏｆｆｓｅｔ＿ｒｐｍ＿ｌｉｎｅ」との間の電流値を出力すればよいので、この範囲で適宜設定することが可能である。
【００４４】
従って、上記変化量Ｇｒａｄが０のときには（すなわち、Ｓ１６において）、電流補正値ＸLPF＝０として「ｏｆｆｓｅｔ０＿ｌｉｎｅ」上の電流値を出力するようにしたり（第５実施形態）、電流補正値ＸLPF＝「ｄｅｇ＿ｉ＿ｄｎ」として「ｄｎ＿ｏｆｆｓｅｔ＿ｌｉｎｅ」（又は「ｄｎ＿ｏｆｆｓｅｔ＿ｒｐｍ＿ｌｉｎｅ」）上の電流値を出力するようにしたりしてもよい（第６実施形態）。前者の場合は、リフト量（作動角）の変化方向が切り換わった場合の応答性を良好に確保することができ、後者の場合は、消費電流を抑えることができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】実施形態に係る可変動弁装置の平面図。
【図２】上記可変動弁装置の要部断面図。
【図３】上記可変動弁装置の駆動部を示す構成図。
【図４】上記可変動弁装置の作用を説明するための図。
【図５】上記可変動弁装置の制御軸及び制御カムを示す構成図。
【図６】上記制御軸の各回転角における作用を説明するための図。
【図７】上記可変動弁装置の作動角と駆動電流の関係を示す図。
【図８】上記可変動弁装置のバネ定数の算出を説明するための図。
【図９】バネ定数の基本的な特性マップ。
【図１０】上記可変動弁装置の制御ブロック図。
【図１１】上記可変動弁装置の作動角、作動角（リフト量）変化方向と駆動電流の関係を示す図。
【図１２】オフセット補正量算出のメインルーチンを示すフローチャート。
【図１３】第１のオフセット補正量算出制御の内容を示すフローチャート。
【図１４】第２のオフセット補正量算出制御の内容を示すフローチャート。
【図１５】第２実施形態に係る可変動弁装置の制御ブロック図。
【図１６】第３実施形態に係る可変動弁装置の制御ブロック図。
【図１７】第４実施形態で用いる、可変動弁装置の作動角、機関回転速度、作動角（リフト量）変化方向と駆動電流の関係を示す図。
【符号の説明】
【００４６】
１１…駆動軸、１２…偏心カム、１３…リング状リンク、１４…制御軸、１５…制御カム、１６…ロッカアーム、１７…ロッド状リンク、１８…揺動カム、１９…吸気弁、２０…駆動部、５０…ＥＣＵ、１０１…動特性補償部、１０２…応答補正部、１０２ａ…目標作動角演算器、１０２ｂ…動特性補償出力補償器、１０３…オフセット補償器、１０４…可変動弁装置
【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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【図１７】
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