(57)【要約】【課題】  センサなどを用いることなく、アクチュエータの過負荷状態を回避できる制御装置を提供する。【解決手段】  制御装置１のＥＣＵ２は、バルブリフトＬｉｆｔｉｎが目標バルブリフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄに追従するように、式（２）〜（５）のアルゴリズムにより、可変バルブリフト機構５０へのリフト制御入力Ｕ＿Ｌｉｆｔｉｎ算出し、可変バルブリフト機構５０を流れる電流の値Ｉｍｏｔとサンプリング周期Ｓｔｉｍｅとの積を積算することによって、積算値ＳＩｍｏｔを算出し、２つのパラメータｐｏｌｅ＿ｆ＿ｌｆ，ｐｏｌｅ＿ｌｆを、ＳＩｍｏｔ≧ＳＩｍｏｔ＿Ｊ１のときには、ＳＩｍｏｔ＜ＳＩｍｏｔ＿Ｊ１のときよりもリフト制御入力Ｕ＿Ｌｉｆｔｉｎがより小さくなるような所定の回避用値ｐｏｌｅ＿ｆ＿ｌｆ＿Ｊ１，ｐｏｌｅ＿ｌｆ＿Ｊ１に設定する。【選択図】  図１４
2006077720.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給電力を駆動力に変換するアクチュエータを介して制御量を制御する制御装置であって、
前記制御量を検出する制御量検出手段と、
前記制御量の目標となる目標制御量を設定する目標制御量設定手段と、
前記検出された制御量が前記目標制御量に追従するように、所定の制御アルゴリズムにより、前記アクチュエータへの前記供給電力を算出する供給電力算出手段と、
前記アクチュエータに実際に供給されている電力を表す電力パラメータを検出する電力パラメータ検出手段と、
当該検出された電力パラメータに基づき、前記アクチュエータの負荷を表す負荷パラメータを算出する負荷パラメータ算出手段と、
当該負荷パラメータが所定の第１判定値以上であるか否かを判定する第１判定手段と、
を備え、
前記所定の制御アルゴリズムは、前記制御量の前記目標制御量への追従性を決定する追従パラメータ、および前記アクチュエータに加えられる外乱の影響を抑制する度合いを決定する外乱抑制パラメータの少なくとも一方のパラメータを含み、
前記供給電力算出手段は、前記少なくとも一方のパラメータを、前記第１判定手段により前記負荷パラメータが前記所定の第１判定値以上であると判定されているときには、当該所定の第１判定値未満であると判定されているときよりも前記供給電力がより小さくなるような第１の所定値に設定することを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記電力パラメータは、前記アクチュエータを実際に流れている電流の値であり、
前記負荷パラメータ算出手段は、前記負荷パラメータを、前記検出された電流の値と当該電流が流れた時間との積を積算することによって算出することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記負荷パラメータが前記所定の第１判定値よりも大きい所定の第２判定値以上であるか否かを判定する第２判定手段をさらに備え、
前記供給電力算出手段は、前記第２判定手段により前記負荷パラメータが前記所定の第２判定値以上であると判定されているときには、前記供給電力を所定の故障時用値に設定することを特徴とする請求項１または２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記第１判定手段および前記第２判定手段の判定結果を記憶する記憶手段と、
所定のリセット条件が成立したときに、前記記憶手段に記憶された前記第１判定手段および前記第２判定手段の判定結果をリセットするリセット手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の制御装置。
【請求項５】
前記電力パラメータが所定のしきい値以上であるか否かを判定する電力パラメータ判定手段をさらに備え、
前記供給電力算出手段は、前記第１判定手段により前記負荷パラメータが前記所定の第１判定値以上であると判定されている場合において、前記電力パラメータ判定手段により前記電力パラメータが前記所定のしきい値未満であると判定されたときには、前記少なくとも一方のパラメータを、前記第１の所定値に設定されているときよりも前記供給電力がより大きくなるような第２の所定値に設定することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項６】
供給電力を駆動力に変換するアクチュエータを介して制御量を制御する制御装置であって、
前記アクチュエータへの供給電力を算出する供給電力算出手段と、
前記アクチュエータを流れる電流の値を検出する電流値検出手段と、
前記アクチュエータの負荷を表す負荷パラメータを、前記検出された電流の値と当該電流が流れた時間との積を積算することによって算出する負荷パラメータ算出手段と、
当該負荷パラメータが所定の判定値以上であるか否かを判定する判定手段と、
を備え、
前記供給電力算出手段は、前記判定手段により前記負荷パラメータが前記所定の判定値以上であると判定されているときには、前記供給電力を所定の故障時用値に設定することを特徴とする制御装置。
【請求項７】
前記判定手段の判定結果を記憶する記憶手段と、
所定のリセット条件が成立したときに、前記記憶手段に記憶された前記判定手段の判定結果をリセットするリセット手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の制御装置。
【請求項８】
前記負荷パラメータ算出手段は、前記電流の値が所定電流値以上であるときに、前記負荷パラメータの積算を実行し、前記電流の値が前記所定電流値未満であるときに、前記負荷パラメータを値０にリセットすることを特徴とする請求項２または６に記載の制御装置。
【請求項９】
前記アクチュエータは、内燃機関の吸気弁および排気弁の少なくとも一方のリフトであるバルブリフトを、前記制御量として変更する可変バルブリフト機構に用いられることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の制御装置。
【請求項１０】
前記所定の制御アルゴリズムは、所定の応答指定型制御アルゴリズムを含み、
前記外乱抑制パラメータは、当該所定の応答指定型制御アルゴリズムにおける、前記制御量と前記目標制御量との偏差の値０への収束速度および収束挙動を指定する応答指定パラメータであることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の制御装置。
【請求項１１】
前記所定の制御アルゴリズムは、前記目標制御量のフィルタ値を算出する所定の目標値フィルタアルゴリズムと、前記制御量を当該フィルタ値に収束させるための所定のフィードバック制御アルゴリズムとを組み合わせた目標値フィルタ型２自由度制御アルゴリズムを含み、
前記追従パラメータは、前記目標値フィルタアルゴリズムにおける、前記目標制御量に対する前記フィルタ値の追従速度を設定する目標値フィルタ設定パラメータであることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、供給電力を駆動力に変換するアクチュエータを介して制御量を制御する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アクチュエータとしての電動パワーステアリング装置を介して、運転者の操舵力を補助するためのアシストトルクを制御する制御装置として、特許文献１に記載されたものが知られている。この電動パワーステアリング装置は、アシストトルクを発生する電気モータを備えており、制御装置は、電気モータの温度を検出するサーミスタと、車速を検出する車速センサなどを備えている。
【０００３】
この制御装置では、以下のように、サーミスタにより検出された電気モータの温度、および車速センサにより検出された車速に基づき、電気モータへの印加電圧が決定され、それにより、アシストトルクが制御される。まず、電気モータの温度を所定の上限値と比較し、電気モータの温度が上限値未満のときには、電気モータの温度を、上限値よりも低い所定の警告温度と比較する。そして、車速に応じて、電気モータの温度が警告温度未満のときには警告温度未満用のテーブルを、警告温度以上のときには警告温度以上用のテーブルをそれぞれ検索することにより、印加電圧が算出される。
【０００４】
一方、電気モータの温度が所定の上限値以上のときには、電気モータの温度が焼損温度に達しているとして、印加電圧が値０に設定される。これにより、それ以降、電気モータが停止されることで、電気モータの過負荷運転が回避され、電気モータの焼損が回避される。
【０００５】
また、電気モータを備えた電動パワーステアリング装置を介して、アシストトルクを制御する他の制御装置として、特許文献２に記載されたものも知られている。この制御装置は、電気モータの雰囲気温度を検出する雰囲気温度センサと、操舵トルクを検出する操舵トルクセンサと、車速を検出する車速センサなどを備えている。
【０００６】
この制御装置では、操舵トルクセンサにより検出された操舵トルク、および車速センサにより検出された車速に基づき、電気モータへの供給電流が決定され、それにより、アシストトルクが制御される。また、電気モータの過負荷運転を回避するために、電気モータを流れる電流の２乗値、および電気モータの雰囲気温度に基づき、電気モータの温度が推定され、その推定温度が判定値よりも高いときには、電気モータへの供給電流が制限される。これにより、電気モータの過負荷運転が回避され、電気モータの焼損が回避される。
【０００７】
【特許文献１】特開平７−１１２６６６号公報
【特許文献２】特開２００３−２８４３７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１の制御装置によれば、電気モータの温度検出用のサーミスタが必要となるので、その分、製造コストが上昇するとともに、サーミスタの故障時には、電気モータが過負荷状態になり、焼損などの電気モータの故障が発生するおそれがある。また、温度検出用のサーミスタを、電気モータの回転部に設置することは設計上、困難であるので、電気モータのコイル温度と相関関係のある場所の温度を、結果的に検出することになってしまい、その結果、温度計測の遅れを生じることで、電気モータの過負荷状態の検出が遅れてしまうおそれがある。
【０００９】
また、上記特許文献２の制御装置では、推定温度の算出において、電気モータを流れる電流の２乗値を用いているので、電流値の変化に伴う推定温度の変化度合いが大きくなってしまう。そのため、電気モータの過熱を回避するための判定において、推定温度と比較される判定値を適切に設定するのが難しく、誤判定を招くおそれがある。これに加えて、雰囲気温度センサが必要となるため、その分、製造コストが上昇するとともに、雰囲気温度センサの故障時には、電気モータの温度を適切に推定できなくなる。
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、センサなどを用いることなく、アクチュエータの過負荷状態を回避できる制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、供給電力を駆動力に変換するアクチュエータ（可変バルブリフト機構５０）を介して制御量（バルブリフトＬｉｆｔｉｎ）を制御する制御装置１であって、制御量を検出する制御量検出手段（ＥＣＵ２、回動角センサ２５）と、制御量の目標となる目標制御量（目標バルブリフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄ）を設定する目標制御量設定手段（ＥＣＵ２、ステップ３５，４１，４３）と、検出された制御量が目標制御量に追従するように、所定の制御アルゴリズム［式（２）〜（５）］により、アクチュエータへの供給電力（リフト制御入力Ｕ＿Ｌｉｆｔｉｎ）を算出する供給電力算出手段（ＥＣＵ２、ステップ３７）と、アクチュエータに実際に供給されている電力を表す電力パラメータ（電流の値Ｉｍｏｔ）を検出する電力パラメータ検出手段（電流センサ２８）と、検出された電力パラメータに基づき、アクチュエータの負荷を表す負荷パラメータ（積算値ＳＩｍｏｔ）を算出する負荷パラメータ算出手段（ＥＣＵ２、ステップ１３）と、負荷パラメータが所定の第１判定値ＳＩｍｏｔ＿Ｊ１以上であるか否かを判定する第１判定手段（ＥＣＵ２、ステップ１４）と、を備え、所定の制御アルゴリズムは、制御量の目標制御量への追従性を決定する追従パラメータ（目標値フィルタ設定パラメータｐｏｌｅ＿ｆ＿ｌｆ）、およびアクチュエータに加えられる外乱の影響の抑制度合いを決定する外乱抑制パラメータ（切換関数設定パラメータｐｏｌｅ＿ｌｆ）の少なくとも一方のパラメータを含み、供給電力算出手段は、少なくとも一方のパラメータを、第１判定手段により負荷パラメータが所定の第１判定値以上であると判定されているとき（ステップ３０の判別結果がＹＥＳのとき）には、所定の第１判定値未満であると判定されているときよりも供給電力がより小さくなるような第１の所定値（所定の回避用値ｐｏｌｅ＿ｆ＿ｌｆ＿Ｊ１，ｐｏｌｅ＿ｌｆ＿Ｊ１）に設定する（ステップ３２）ことを特徴とする。
【００１２】
この制御装置によれば、供給電力算出手段により、アクチュエータへの供給電力が、制御量が目標制御量に追従するように、所定の制御アルゴリズムにより算出され、負荷パラメータ算出手段により、アクチュエータの負荷を表す負荷パラメータが、アクチュエータに実際に供給されている電力を表す電力パラメータに基づいて算出され、第１判定手段により、負荷パラメータが所定の第１判定値以上であるか否かが判定される。さらに、所定の制御アルゴリズムが、制御量の目標制御量への追従性を決定する追従パラメータ、およびアクチュエータに加えられる外乱の影響の抑制度合いを決定する外ｄ乱抑制パラメータの少なくとも一方のパラメータを含んでおり、供給電力算出手段により、少なくとも一方のパラメータが、負荷パラメータが所定の第１判定値以上であると判定されているときには、所定の第１判定値未満であると判定されているときよりも供給電力がより小さくなるような第１の所定値に設定される。したがって、この所定の第１判定値を適切に設定することにより、アクチュエータが過負荷状態に近い状況において、アクチュエータへの供給電力を確実に減少させることができ、それにより、アクチュエータが過負荷状態になるのを回避することができる。すなわち、従来と異なり、センサなどを用いることなく、アクチュエータの過負荷状態を回避できることで、製造コストを削減できる（なお、本明細書における「制御量の検出」および「電流の値の検出」などの「検出」は、センサなどによりこれらを直接検出することに限らず、これらの値を算出することも含む）。
【００１３】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の制御装置１において、電力パラメータは、前記アクチュエータを実際に流れている電流の値Ｉｍｏｔであり、負荷パラメータ算出手段は、負荷パラメータ（積算値ＳＩｍｏｔ）を、検出された電流の値Ｉｍｏｔと電流が流れた時間（サンプリング周期Ｓｔｉｍｅ）との積を積算することによって算出することを特徴とする。
【００１４】
この制御装置によれば、負荷パラメータが、検出された電流の値と電流が流れた時間との積を積算することによって算出されるので、前述したように、負荷パラメータを第１判定値と比較することにより、アクチュエータが過負荷状態に近い状況であるか否かを判定する場合において、電流の２乗値に基づいて算出した値と判定値を比較する従来の手法と比べて、第１判定値を容易かつ適切に設定することができる。それにより、そのような判定をより精度良くおこなうことができ、アクチュエータの過負荷状態をより確実に回避できる。
【００１５】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の制御装置１において、負荷パラメータ（積算値ＳＩｍｏｔ）が所定の第１判定値ＳＩｍｏｔ＿Ｊ１よりも大きい所定の第２判定値ＳＩｍｏｔ＿Ｊ２以上であるか否かを判定する第２判定手段（ＥＣＵ２、ステップ１６）をさらに備え、供給電力算出手段は、第２判定手段により負荷パラメータが所定の第２判定値以上であると判定されているとき（ステップ１６の判別結果がＹＥＳのとき）には、供給電力を所定の故障時用値Ｕ＿Ｌｉｆｔｉｎ＿ｆｓに設定することを特徴とする。
【００１６】
この制御装置によれば、負荷パラメータが、所定の第１判定値よりも大きい所定の第２判定値以上であると判定されているときには、供給電力が所定の故障時用値に設定される。この場合、所定の第２判定値は、所定の第１判定値よりも大きいので、負荷パラメータは、所定の第２判定値以上になる以前において所定の第１判定値以上となっていることになり、それにより、前述したように、少なくとも一方のパラメータの設定によって、供給電力が所定の第１判定値未満のときよりも小さい値に算出されていることになる。すなわち、そのように、供給電力が所定の第１判定値未満のときよりも小さい値に算出されているにもかかわらず、負荷パラメータがさらに増大して所定の第２判定値以上となった場合には、アクチュエータが故障していると推定できる。したがって、この所定の故障時用値を適切に設定することにより、アクチュエータが故障している場合において、アクチュエータの過負荷状態が継続するのを確実に回避できる。
【００１７】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の制御装置１において、第１判定手段および第２判定手段の判定結果を記憶する記憶手段（ＥＣＵ２、ＲＡＭ２ｂ、ステップ１５，１７）と、所定のリセット条件が成立したとき（ステップ１８の判別結果がＹＥＳのとき）に、記憶手段に記憶された第１判定手段および第２判定手段の判定結果をリセットするリセット手段（ＥＣＵ２、ステップ１９）と、をさらに備えることを特徴とする。
【００１８】
この制御装置によれば、所定のリセット条件が成立しない限り、第１判定手段および第２判定手段の判定結果が記憶手段に記憶された状態となるので、メンテナンスなどの際、アクチュエータにおける故障の有無、および過負荷状態に近い状況の発生の有無を確認することができる。
【００１９】
請求項５に係る発明は、請求項１に記載の制御装置１において、電力パラメータ（電流値Ｉｍｏｔ）が所定のしきい値（所定の上限値Ｉｍｏｔ＿ｍａｘ）以上であるか否かを判定する電力パラメータ判定手段（ＥＣＵ２、ステップ１０１）をさらに備え、供給電力算出手段は、第１判定手段により負荷パラメータが所定の第１判定値以上であると判定されている場合（Ｆ＿Ｉｍｏｔ＿ｅｍｇ１＝１の場合）において、電力パラメータ判定手段により電力パラメータが所定のしきい値未満であると判定されたときには、少なくとも一方のパラメータを、第１の所定値（所定の回避用値ｐｏｌｅ＿ｆ＿ｌｆ＿Ｊ１，ｐｏｌｅ＿ｌｆ＿Ｊ１）に設定されているときよりも供給電力（リフト制御入力Ｕ＿Ｌｉｆｔｉｎ）がより大きくなるような第２の所定値（所定の正常時用値ｐｏｌｅ＿ｆ＿ｌｆ＿Ｓ１，ｐｏｌｅ＿ｌｆ＿Ｓ１）に設定することを特徴とする。
【００２０】
この制御装置によれば、負荷パラメータが所定の第１判定値以上になっている状態で、電力パラメータが所定のしきい値未満となったときには、少なくとも一方のパラメータが、第１の所定値以上に設定されているときよりも供給電力がより大きくなるような第２の所定値に設定される。この場合、前述したように、少なくとも一方のパラメータは、負荷パラメータが所定の第１判定値以上である場合、すなわちアクチュエータが過負荷状態に近い状況にある場合には、所定の第１判定値未満である場合よりも供給電力がより小さくなるような第１の所定値に設定されるので、アクチュエータへの供給電力が低減される状態となる。したがって、そのような供給電力の低下により、電力パラメータが所定のしきい値未満まで低下し、アクチュエータにおける過負荷状態に近い状況が解消した場合には、少なくとも一方のパラメータを第２の所定値に設定し、供給電力を増大させることによって、アクチュエータをより大きな駆動力で運転することができる。すなわち、アクチュエータにおける過負荷状態に近い状況が解消するのに応じて、アクチュエータの駆動力を自動的に増大させることができる。
【００２１】
請求項６に係る発明は、供給電力を駆動力に変換するアクチュエータ（可変バルブリフト機構５０）を介して制御量（バルブリフトＬｉｆｔｉｎ）を制御する制御装置であって、アクチュエータへの供給電力（リフト制御入力Ｕ＿Ｌｉｆｔｉｎ）を算出する供給電力算出手段（ＥＣＵ２、ステップ３７）と、アクチュエータを流れる電流の値Ｉｍｏｔを検出する電流値検出手段（電流センサ２８）と、アクチュエータの負荷を表す負荷パラメータ（積算値ＳＩｍｏｔ）を、検出された電流の値Ｉｍｏｔと電流が流れた時間（サンプリング周期Ｓｔｉｍｅ）との積を積算することによって算出する負荷パラメータ算出手段（ＥＣＵ２、ステップ１３）と、負荷パラメータが所定の判定値（第１判定値ＳＩｍｏｔ＿Ｊ１）以上であるか否かを判定する判定手段（ＥＣＵ２、ステップ１４）と、を備え、供給電力算出手段は、判定手段により負荷パラメータが所定の判定値以上であると判定されているとき（ステップ１６の判別結果がＹＥＳのとき）には、供給電力を所定の故障時用値Ｕ＿Ｌｉｆｔｉｎ＿ｆｓに設定することを特徴とする。
【００２２】
この制御装置によれば、供給電力算出手段により、アクチュエータへの供給電力が算出され、負荷パラメータ算出手段により、アクチュエータの負荷を表す負荷パラメータが、電流の値と電流が流れた時間との積を積算することによって算出され、判定手段により、負荷パラメータが所定の判定値以上であるか否かが判定されるとともに、負荷パラメータが所定の判定値以上であると判定されているときには、供給電力算出手段により、供給電力が所定の故障時用値に設定される。したがって、これらの所定の判定値および所定の故障時用値を適切に設定することにより、アクチュエータが故障している場合において、アクチュエータの過負荷状態が継続するのを確実に回避できる。また、負荷パラメータが、電流の値と電流が流れた時間との積を積算することによって算出されるので、電流の２乗値に基づいて算出した値と判定値を比較する従来の手法と比べて、アクチュエータの過負荷状態を回避するための所定の判定値を容易かつ適切に設定することができ、その結果、アクチュエータの過負荷状態が継続するのをより確実に回避できる。
【００２３】
請求項７に係る発明は、請求項６に記載の制御装置１において、判定手段の判定結果を記憶する記憶手段（ＥＣＵ２、ＲＡＭ２ｂ、ステップ１５，１７）と、所定のリセット条件が成立したとき（ステップ１８の判別結果がＹＥＳのとき）に、記憶手段に記憶された判定手段の判定結果をリセットするリセット手段（ＥＣＵ２、ステップ１９）と、をさらに備えることを特徴とする。
【００２４】
この制御装置によれば、所定のリセット条件が成立しない限り、判定手段の判定結果が記憶手段に記憶された状態となるので、メンテナンスなどの際、アクチュエータの故障の有無を確認することができる。
【００２５】
請求項８に係る発明は、請求項２または６に記載の制御装置１において、負荷パラメータ算出手段は、電流の値Ｉｍｏｔが所定電流値（所定の上限値Ｉｍｏｔ＿ｍａｘ）以上であるときに、負荷パラメータ（積算値ＳＩｍｏｔ）の積算を実行し（ステップ１３）、電流の値が所定電流値未満であるときに、負荷パラメータを値０にリセットする（ステップ１２）ことを特徴とする。
【００２６】
この制御装置によれば、電流の値が所定電流値以上であるときに、負荷パラメータの積算が実行され、電流の値が所定電流値未満であるときに、負荷パラメータが値０にリセットされるので、この所定電流値を適切に設定することにより、アクチュエータにおいて、過電流状態またはそれに近い状態が継続している場合にのみ、負荷パラメータが積算され、そのように積算された負荷パラメータに基づいて、アクチュエータが過負荷状態またはそれに近い状態にあるか否かを判定できる。それにより、そのような判定を迅速かつ精度良く実行することができる。
【００２７】
請求項９に係る発明は、請求項１ないし８のいずれかに記載の制御装置１において、アクチュエータは、内燃機関３の吸気弁４および排気弁７の少なくとも一方のリフトであるバルブリフトＬｉｆｔｉｎを、制御量として変更する可変バルブリフト機構５０であることを特徴とする。
【００２８】
この制御装置によれば、アクチュエータとして可変バルブリフト機構を用いる場合において、前述したような作用効果を得ることができる。
【００２９】
請求項１０に係る発明は、請求項１ないし９のいずれかに記載の制御装置１において、所定の制御アルゴリズムは、所定の応答指定型制御アルゴリズム［式（２）〜（４）］を含み、外乱抑制パラメータは、所定の応答指定型制御アルゴリズムにおける、制御量と目標制御量との偏差（追従誤差Ｅ＿ｌｆ）の値０への収束速度および収束挙動を指定する応答指定パラメータ（切換関数設定パラメータｐｏｌｅ＿ｌｆ）であることを特徴とする。
【００３０】
この制御装置によれば、供給電力が、所定の応答指定型制御アルゴリズムを含む制御アルゴリズムにより算出されるとともに、外乱抑制パラメータが、この所定の応答指定型制御アルゴリズムにおける、制御量と目標制御量との偏差の値０への収束速度および収束挙動を指定する応答指定パラメータとなっている。一般に、最適レギュレータアルゴリズムおよびＰＩＤ制御アルゴリズムなどにおいて、制御量と目標制御量との偏差の値０への収束速度および収束挙動を変更する場合、比例項および積分項のゲインを適当な値に変更する必要があり、その場合には、ゲインの組み合わせのバランスが崩れ、制御系が不安定になるおそれがある。これに対して、応答指定型制御アルゴリズムでは、応答指定パラメータの値を変更することにより、ゲインの組み合わせのバランスを崩すことなく、制御量と目標制御量との偏差の値０への収束速度および収束挙動を変更でき、アクチュエータに加えられる外乱の影響の抑制度合いを容易に変更できるという特性を備えている。したがって、この制御装置によれば、応答指定パラメータの値を変更するだけで、アクチュエータへの供給電力をより小さな値に変更でき、それにより、最適レギュレータアルゴリズムおよびＰＩＤ制御アルゴリズムと異なり、制御系の安定性を損なうことなく、アクチュエータの過負荷状態を回避することができる。
【００３１】
請求項１１に係る発明は、請求項１ないし９のいずれかに記載の制御装置１において、所定の制御アルゴリズムは、目標制御量のフィルタ値Ｌｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄ＿ｆを算出する所定の目標値フィルタアルゴリズム［式（５）］と、制御量をフィルタ値に収束させるための所定のフィードバック制御アルゴリズム［式（２）〜（４）］とを組み合わせた目標値フィルタ型２自由度制御アルゴリズム［式（２）〜（５）］を含み、追従パラメータは、目標値フィルタアルゴリズムにおける、目標制御量に対するフィルタ値の追従速度を設定する目標値フィルタ設定パラメータｐｏｌｅ＿ｆ＿ｌｆであることを特徴とする。
【００３２】
この制御装置によれば、供給電力が、目標制御量のフィルタ値を算出する所定の目標値フィルタアルゴリズムと、制御量をフィルタ値に収束させるための所定のフィードバック制御アルゴリズムとを組み合わせた目標値フィルタ型２自由度制御アルゴリズムを含む制御アルゴリズムにより算出されるとともに、追従パラメータが、目標値フィルタアルゴリズムにおける、目標制御量に対するフィルタ値の追従速度を設定する目標値フィルタ設定パラメータとなっている。一般に、最適レギュレータアルゴリズムおよびＰＩＤ制御アルゴリズムなどにおいて、目標制御量に対する制御量の追従速度を変更する場合、比例項および積分項のゲインを適当な値に変更する必要があり、その場合には、ゲインの組み合わせのバランスが崩れ、制御系が不安定になるおそれがある。これに対して、目標値フィルタアルゴリズムでは、目標値フィルタ設定パラメータの値を変更することにより、目標制御量に対するフィルタ値の追従速度、すなわち目標制御量に対する制御量の追従速度を容易に変更することができるという特性を備えている。したがって、この制御装置によれば、目標値フィルタ設定パラメータの値を変更するだけで、アクチュエータへの供給電力をより小さな値に変更でき、それにより、最適レギュレータアルゴリズムおよびＰＩＤ制御アルゴリズムと異なり、制御系の安定性を損なうことなく、アクチュエータの過負荷状態を回避することができる。より詳細には、定常的な目標制御量に対する制御量の制御性を損なうことなく、目標制御量の変化時にのみアクチュエータの負荷を下げることで、アクチュエータの平均的な負荷を下げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る制御装置について説明する。図２に示すように、この制御装置１は、ＥＣＵ２を備えており、このＥＣＵ２は、後述するように、内燃機関（以下「エンジン」という）３の運転状態に応じて、可変機構制御、燃料噴射制御および点火時期制御などの制御処理を実行する。
【００３４】
図１および図３に示すように、エンジン３は、４組の気筒３ａおよびピストン３ｂ（１組のみ図示）を有する直列４気筒ＤＯＨＣ型ガソリンエンジンであり、図示しない車両に搭載されている。エンジン３は、気筒３ａごとに設けられ、吸気ポートおよび排気ポートをそれぞれ開閉する吸気弁４および排気弁７と、吸気弁４駆動用の吸気カムシャフト５および吸気カム６と、吸気弁４を開閉駆動する可変式吸気動弁機構４０と、排気弁７駆動用の排気カムシャフト８および排気カム９と、排気弁７を開閉駆動する排気動弁機構３０と、燃料噴射弁１０と、点火プラグ１１（図２参照）などを備えている。
【００３５】
吸気弁４は、そのステム４ａがガイド４ｂに摺動自在に嵌合しており、このガイド４ｂは、シリンダヘッド３ｃに固定されている。さらに、吸気弁４は、図４に示すように、上下のスプリングシート４ｃ，４ｄと、これらの間に設けられたバルブスプリング４ｅとを備えており、このバルブスプリング４ｅにより、閉弁方向に付勢されている。
【００３６】
また、吸気カムシャフト５および排気カムシャフト８はそれぞれ、図示しないホルダを介して、シリンダヘッド３ｃに回動自在に取り付けられている。この吸気カムシャフト５の一端部上には、図８に示すように、吸気スプロケット５ａが同軸に配置され、回転自在に設けられている。この吸気スプロケット５ａは、タイミングベルト５ｂを介してクランクシャフト３ｄに連結され、後述する可変カム位相機構７０を介して吸気カムシャフト５に連結されている。以上の構成により、吸気カムシャフト５は、クランクシャフト３ｄが２回転するごとに１回転する。また、吸気カム６は、吸気カムシャフト５上にこれと一体に回転するように気筒３ａごとに設けられている。
【００３７】
さらに、可変式吸気動弁機構４０は、吸気カムシャフト５の回転に伴って、各気筒３ａの吸気弁４を開閉駆動するとともに、吸気弁４のリフトおよびバルブタイミングを無段階に変更するものであり、その詳細については、後述する。なお、本実施形態では、「吸気弁４のリフト（以下「バルブリフト」という）」は、吸気弁４の最大揚程を表すものとする。
【００３８】
一方、排気弁７は、そのステム７ａがガイド７ｂに摺動自在に嵌合しており、このガイド７ｂは、シリンダヘッド３ｃに固定されている。さらに、排気弁７は、上下のスプリングシート７ｃ，７ｄと、これらの間に設けられたバルブスプリング７ｅとを備えており、このバルブスプリング７ｅにより、閉弁方向に付勢されている。
【００３９】
また、排気カムシャフト８は、これと一体の排気スプロケット（図示せず）を備え、この排気スプロケットおよびタイミングベルト５ｂを介してクランクシャフト３ｄに連結されており、それにより、クランクシャフト３ｄが２回転するごとに１回転する。さらに、排気カム９は、排気カムシャフト８上にこれと一体に回転するように気筒３ａごとに設けられている。
【００４０】
さらに、排気動弁機構３０は、ロッカアーム３１を備えており、このロッカアーム３１が排気カム９の回転に伴って回動することにより、バルブスプリング７ｅの付勢力に抗しながら、排気弁７を開閉駆動する。
【００４１】
一方、燃料噴射弁１０は、気筒３ａごとに設けられ、燃料を燃焼室内に直接噴射するように、傾斜した状態でシリンダヘッド３ｃに取り付けられている。すなわち、エンジン３は直噴エンジンとして構成されている。また、燃料噴射弁１０は、ＥＣＵ２に電気的に接続されており、ＥＣＵ２により、開弁時間および開弁タイミングが制御され、それにより、燃料噴射制御が実行される。
【００４２】
また、点火プラグ１１も、気筒３ａごとに設けられ、シリンダヘッド３ｃに取り付けられている。点火プラグ１１は、ＥＣＵ２に電気的に接続されており、ＥＣＵ２により、点火時期に応じたタイミングで燃焼室内の混合気を燃焼させるように、放電状態が制御され、それにより、点火時期制御が実行される。
【００４３】
一方、エンジン３には、クランク角センサ２０および水温センサ２１が設けられている。このクランク角センサ２０は、マグネットロータおよびＭＲＥピックアップで構成されており、クランクシャフト３ｄの回転に伴い、いずれもパルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号をＥＣＵ２に出力する。このＣＲＫ信号は、所定クランク角（例えば１０゜）毎に１パルスが出力され、ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。また、ＴＤＣ信号は、各気筒３ａのピストン３ｂが吸気行程のＴＤＣ位置よりも若干、手前の所定のクランク角位置にあることを表す信号であり、所定クランク角毎に１パルスが出力される。
【００４４】
また、水温センサ２１は、例えばサーミスタなどで構成されており、エンジン水温ＴＷを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。このエンジン水温ＴＷは、エンジン３のシリンダブロック３ｈ内を循環する冷却水の温度である。
【００４５】
さらに、エンジン３の吸気管１２では、スロットル弁機構が省略されているとともに、その吸気通路１２ａが大口径に形成されており、それにより、流動抵抗が通常のエンジンよりも小さくなるように設定されている。この吸気管１２には、エアフローセンサ２２および吸気温センサ２３（図２参照）が設けられている。
【００４６】
このエアフローセンサ２２は、熱線式エアフローメータで構成されており、吸気通路１２ａ内を流れる空気の流量（以下「空気流量」という）Ｇｉｎを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。また、吸気温センサ２３は、吸気通路１２ａ内を流れる空気の温度（以下「吸気温」という）ＴＡを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００４７】
さらに、エンジン３の排気管１３には、図示しない触媒装置よりも上流側にＬＡＦセンサ２４が設けられている。ＬＡＦセンサ２４は、ジルコニアおよび白金電極などで構成され、理論空燃比よりもリッチなリッチ領域から極リーン領域までの広範囲な空燃比の領域において、排気管１３の排気通路１３ａ内を流れる排気ガス中の酸素濃度をリニアに検出し、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、このＬＡＦセンサ２４の検出信号の値に基づき、排気ガス中の空燃比を表す検出空燃比ＫＡＣＴを算出する。なお、この検出空燃比ＫＡＣＴは、具体的には当量比として算出される。
【００４８】
次に、前述した可変式吸気動弁機構４０について説明する。この可変式吸気動弁機構４０は、図４に示すように、吸気カムシャフト５、吸気カム６、可変バルブリフト機構５０および可変カム位相機構７０などで構成されている。なお、本実施形態では、可変バルブリフト機構５０がアクチュエータに相当する。
【００４９】
この可変バルブリフト機構５０は、吸気カムシャフト５の回転に伴って吸気弁４を開閉駆動するとともに、バルブリフトＬｉｆｔｉｎを所定の最大値Ｌｉｆｔｉｎ＿Ｈと所定の最小値Ｌｉｆｔｉｎ＿Ｌとの間で無段階に変更するものであり、気筒３ａごとに設けられた四節リンク式のロッカアーム機構５１と、これらのロッカアーム機構５１を同時に駆動するリフトアクチュエータ６０（図５参照）などを備えている。
【００５０】
各ロッカアーム機構５１は、ロッカアーム５２および上下のリンク５３，５４などで構成されている。この上リンク５３の一端部は、上ピン５５を介して、ロッカアーム５２の上端部に回動自在に取り付けられており、他端部は、ロッカアームシャフト５６に回動自在に取り付けられている。このロッカアームシャフト５６は、図示しないホルダを介して、シリンダヘッド３ｃに取り付けられている。
【００５１】
また、ロッカアーム５２の上ピン５５上には、ローラ５７が回動自在に設けられている。このローラ５７は、吸気カム６のカム面に当接しており、吸気カム６が回転する際、そのカム面に案内されながら吸気カム６上を転動する。これにより、ロッカアーム５２は上下方向に駆動されるとともに、上リンク５３が、ロッカアームシャフト５６を中心として回動する。
【００５２】
さらに、ロッカアーム５２の吸気弁４側の端部には、アジャストボルト５２ａが取り付けられている。このアジャストボルト５２ａは、吸気カム６の回転に伴ってロッカアーム５２が上下方向に移動すると、バルブスプリング４ｅの付勢力に抗しながら、ステム４ａを上下方向に駆動し、吸気弁４を開閉する。
【００５３】
また、下リンク５４の一端部は、下ピン５８を介して、ロッカアーム５２の下端部に回動自在に取り付けられており、下リンク５４の他端部には、連結軸５９が回動自在に取り付けられている。下リンク５４は、この連結軸５９を介して、リフトアクチュエータ６０の後述する短アーム６５に連結されている。
【００５４】
一方、リフトアクチュエータ６０は、ＥＣＵ２により駆動されるものであり、図５に示すように、電気モータ６１、ナット６２、リンク６３、長アーム６４および短アーム６５などを備えている。この電気モータ６１は、ＥＣＵ２に接続され、エンジン３のヘッドカバー３ｇの外側に配置されている。電気モータ６１の回転軸は、雄ねじが形成されたねじ軸６１ａになっており、このねじ軸６１ａに、ナット６２が螺合している。このナット６２は、リンク６３を介して、長アーム６４に連結されている。このリンク６３の一端部は、ピン６３ａを介して、ナット６２に回動自在に取り付けられ、他端部は、ピン６３ｂを介して、長アーム６４の一端部に回動自在に取り付けられている。
【００５５】
また、長アーム６４の他端部は、回動軸６６を介して短アーム６５の一端部に取り付けられている。この回動軸６６は、断面円形に形成され、エンジン３のヘッドカバー３ｇを貫通しているとともに、これに回動自在に支持されている。この回動軸６６の回動に伴い、長アーム６４および短アーム６５はこれと一体に回動する。
【００５６】
さらに、短アーム６５の他端部には、前述した連結軸５９が取り付けられており、これにより、短アーム６５は、連結軸５９を介して、下リンク５４に連結されている。また、短アーム６５の付近には、最小リフトストッパ６７ａおよび最大リフトストッパ６７ｂが互いに間隔を存して設けられており、これらの２つのストッパ６７ａ，６７ｂにより、短アーム６５は、その回動範囲が後述するように規制される。
【００５７】
次に、以上のように構成された可変バルブリフト機構５０の動作について説明する。この可変バルブリフト機構５０では、ＥＣＵ２からの後述するリフト制御入力Ｕ＿Ｌｉｆｔｉｎがリフトアクチュエータ６０に入力されると、ねじ軸６１ａが回転し、それに伴うナット６２の移動により、長アーム６４および短アーム６５が回動軸６６を中心として回動するとともに、この短アーム６５の回動に伴って、ロッカアーム機構５１の下リンク５４が、下ピン５８を中心として回動する。すなわち、リフトアクチュエータ６０により、下リンク５４が駆動される。
【００５８】
図５（ａ）に示すように、短アーム６５が図中の反時計回りに回動すると、短アーム６５は、最大リフトストッパ６７ｂに当接し、これに係止される。それにより、下リンク５４も、図４に実線で示す最大リフト位置に係止される。一方、図５（ｂ）に示すように、短アーム６５が図中の時計回りに回動すると、短アーム６５は、最小リフトストッパ６７ａに当接し、これに係止される。それにより、下リンク５４も、図４に２点鎖線で示す最小リフト位置に係止される。
【００５９】
以上のように、短アーム６５の回動範囲は、２つのストッパ６７ａ，６７ｂにより、図５（ａ）に示す最大リフト位置と図５（ｂ）に示す最小リフト位置との間に規制され、それにより、下リンク５４の回動範囲も、図４に実線で示す最大リフト位置と、図４に２点鎖線で示す最小リフト位置との間に規制される。
【００６０】
下リンク５４が最大リフト位置にある場合、ロッカアームシャフト５６、上下のピン５５，５８および連結軸５９によって構成される四節リンクでは、上ピン５５および下ピン５８の中心間の距離が、ロッカアームシャフト５６および連結軸５９の中心間の距離よりも長くなるように構成されており、それにより、図６（ａ）に示すように、吸気カム６が回転すると、これとローラ５７との当接点の移動量よりも、アジャストボルト５２ａの移動量の方が大きくなる。
【００６１】
一方、下リンク５４が最小リフト位置にある場合、上記四節リンクでは、上ピン５５および下ピン５８の中心間の距離が、ロッカアームシャフト５６および連結軸５９の中心間の距離よりも短くなるように構成されており、それにより、図６（ｂ）に示すように、吸気カム６が回転すると、これとローラ５７との当接点の移動量よりも、アジャストボルト５２ａの移動量の方が小さくなる。
【００６２】
以上の理由により、吸気弁４は、下リンク５４が最大リフト位置にあるときには、最小リフト位置にあるときよりも大きなバルブリフトＬｉｆｔｉｎで開弁する。具体的には、吸気カム６の回転中、吸気弁４は、下リンク５４が最大リフト位置にあるときには、図７の実線で示すバルブリフト曲線に従って開弁し、バルブリフトＬｉｆｔｉｎは、その最大値Ｌｉｆｔｉｎ＿Ｈを示す。一方、下リンク５４が最小リフト位置にあるときには、図７の２点鎖線で示すバルブリフト曲線に従って開弁し、バルブリフトＬｉｆｔｉｎは、その最小値Ｌｉｆｔｉｎ＿Ｌを示す。
【００６３】
以上のように、この可変バルブリフト機構５０では、アクチュエータ６０を介して、下リンク５４を最大リフト位置と最小リフト位置との間で回動させることにより、バルブリフトＬｉｆｔｉｎを、最大値Ｌｉｆｔｉｎ＿Ｈと最小値Ｌｉｆｔｉｎ＿Ｌとの間で無段階に変更することができる。
【００６４】
なお、この可変バルブリフト機構５０には、図示しないロック機構が設けられており、このロック機構により、リフト制御入力Ｕ＿Ｌｉｆｔｉｎが後述する故障時用値Ｕ＿Ｌｉｆｔｉｎ＿ｆｓに設定されているときや、断線などによりＥＣＵ２からのリフト制御入力Ｕ＿Ｌｉｆｔｉｎがリフトアクチュエータ６０に入力されないときには、可変バルブリフト機構５０の動作がロックされる。すなわち、可変バルブリフト機構５０によるバルブリフトＬｉｆｔｉｎの変更が禁止され、バルブリフトＬｉｆｔｉｎが最小値Ｌｉｆｔｉｎ＿Ｌに保持される。なお、この最小値Ｌｉｆｔｉｎ＿Ｌは、カム位相Ｃａｉｎが後述する最遅角値Ｃａｉｎ＿Ｌに保持されている場合において、吸入空気量として所定の故障時用値が確保されるような値に設定されており、この所定の故障時用値は、停車中はアイドル運転やエンジン始動を適切に行うことができると同時に、走行中は低速走行状態を維持できるような吸入空気量の値に設定されている。
【００６５】
また、エンジン３には、回動角センサ２５が設けられており（図２参照）、この回動角センサ２５は、短アーム６５の回動角を表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、この短アーム６５の回動角に基づき、バルブリフトＬｉｆｔｉｎを算出する。なお、本実施形態では、回動角センサ２５が制御量検出手段に相当する。
【００６６】
次に、前述した可変カム位相機構７０について説明する。この可変カム位相機構７０は、以下に述べるように、カム位相Ｃａｉｎを電磁力により無段階に変更する電磁式のものであり、図８〜図１０に示すように、遊星歯車装置７１および電磁ブレーキ７２などを備えている。
【００６７】
この遊星歯車装置７１は、吸気カムシャフト５およびスプロケット５ａの間で回転を伝達するものであり、リングギヤ７１ａ、３つのプラネタリピニオンギヤ７１ｂ、サンギヤ７１ｃおよびプラネタリキャリア７１ｄを備えている。このリングギヤ７１ａは、電磁ブレーキ７２の後述するアウタケーシング７３に連結されており、これと同軸かつ一体に回転する。また、サンギヤ７１ｃは、吸気カムシャフト５の先端部に同軸かつ一体に回転するように取り付けられている。
【００６８】
一方、プラネタリキャリア７１ｄは、ほぼ三角形に形成され、それらの３つの角部にシャフト７１ｅがそれぞれ突設されている。プラネタリキャリア７１ｄは、これらのシャフト７１ｅを介してスプロケット５ａに連結されており、それにより、スプロケット５ａと同軸かつ一体に回転するように構成されている。
【００６９】
また、各プラネタリピニオンギヤ７１ｂは、プラネタリキャリア７１ｄの各シャフト７１ｅに回転自在に支持され、サンギヤ７１ｃとリングギヤ７１ａの間に配置され、これらと常に噛み合っている。
【００７０】
さらに、前述した電磁ブレーキ７２は、ＥＣＵ２により駆動されるものであり、アウタケーシング７３、コア７４、電磁石７５およびリターンスプリング７６を備えている。アウタケーシング７３は、中空に形成され、その内部にコア７４が相対的に回動自在に設けられている。コア７４は、断面円形の基部７４ａと、これから放射状に延びる２つのアーム７４ｂ，７４ｂを備えている。コア７４は、その基部７４ａがプラネタリキャリア７１ｄに取り付けられており、それにより、プラネタリキャリア７１ｄと同軸かつ一体に回転する。
【００７１】
一方、アウタケーシング７３の内周面には、一対の最遅角ストッパ７３ａおよび最進角ストッパ７３ｂを１組として、計２組のストッパ７３ａ，７３ｂが互いに間隔を存して設けられている。コア７４の各アーム７４ｂは、一対のストッパ７３ａ，７３ｂ間に配置されており、それにより、コア７４は、アーム７４ｂが最遅角ストッパ７３ａに当接し、係止される最遅角位置（図１０に実線で示す位置）と、最進角ストッパ７３ｂに当接し、係止される最進角位置（図１０に２点鎖線で示す位置）との間で、アウタケーシング７３に対して相対的に回動可能に構成されている。
【００７２】
また、リターンスプリング７６は、圧縮された状態で、最進角ストッパ７３ｂの一つと、これと対向するアーム７４ｂとの間に掛け渡されており、このリターンスプリング７６の付勢力Ｆｓｐｒにより、アーム７４ｂは最遅角ストッパ７３ａ側に付勢されている。
【００７３】
一方、電磁石７５は、リターンスプリング７６と反対側の最進角ストッパ７３ｂに取り付けられており、この最進角ストッパ７３ｂの、アーム７４ｂと対向する側の端部に面一の状態で設けられている。この電磁石７５は、ＥＣＵ２に電気的に接続されており、ＥＣＵ２からの位相制御入力Ｕ＿Ｃａｉｎ（電圧信号）により励磁されると、その電磁力Ｆｓｏｌにより、対向するアーム７４ｂを、リターンスプリング７６の付勢力Ｆｓｐｒに抗しながら吸引し、最進角ストッパ７３ｂ側に回動させる。
【００７４】
以上のように構成された可変カム位相機構７０の動作について説明する。この可変カム位相機構７０では、電磁ブレーキ７２の電磁石７５が励磁されていないときには、コア７４は、リターンスプリング７６の付勢力Ｆｓｐｒにより、そのアーム７４ｂが最遅角ストッパ７３ａに当接する最遅角位置に保持され、それにより、カム位相Ｃａｉｎは、最遅角値Ｃａｉｎ＿Ｌに保持される。
【００７５】
その状態で、エンジン運転中のクランクシャフト３ｄの回転に伴って、スプロケット５ａが図１０の矢印Ｙ１方向に回転すると、プラネタリキャリア７１ｄおよびリングギヤ７１ａが一体に回転することにより、プラネタリピニオンギヤ７１ｂが回転せず、サンギヤ７１ｃがプラネタリキャリア７１ｄおよびリングギヤ７１ａと一体に回転する。すなわち、スプロケット５ａと吸気カムシャフト５が一体に矢印Ｙ１方向に回転する。
【００７６】
また、コア７４が最遅角位置に保持されている状態で、電磁石７５がＥＣＵ２からの位相制御入力Ｕ＿Ｃａｉｎにより励磁されると、電磁石７５の電磁力Ｆｓｏｌにより、コア７４のアーム７４ｂが、リターンスプリング７６の付勢力Ｆｓｐｒに抗しながら、最進角ストッパ７３ｂ側すなわち最進角位置側に吸引され、電磁力Ｆｓｏｌと付勢力Ｆｓｐｒとが互いに釣り合う位置まで回動する。言い換えれば、アウタケーシング７３が、コア７４に対して相対的に矢印Ｙ１と逆方向に回動する。
【００７７】
これにより、リングギヤ７１ａがプラネタリキャリア７１ｄに対して相対的に図９の矢印Ｙ２方向に回動し、それに伴い、プラネタリピニオンギヤ７１ｂが図９の矢印Ｙ３方向に回動することで、サンギヤ７１ｃが図９の矢印Ｙ４方向に回動する。その結果、吸気カムシャフト５が、スプロケット５ａに対して相対的にスプロケットの回転方向（すなわち図９の矢印Ｙ２と逆方向）に回動することになり、カム位相Ｃａｉｎが進角される。
【００７８】
この場合、アウタケーシング７３の回動がリングギヤ７１ａ、プラネタリピニオンギヤ７１ｂおよびサンギヤ７１ｃを介して、吸気カムシャフト５に伝達されるので、遊星歯車装置７０の増速作用により、吸気カムシャフト５は、スプロケット５ａに対してアウタケーシング７３の回動角度が増幅された角度分、回動することになる。すなわち、吸気カム５のカム位相Ｃａｉｎの進角量は、アウタケーシング７３の回動角度を増幅した値になるように設定されている。これは、電磁石７５の電磁力Ｆｓｏｌが作用可能な距離には限界があるので、それを補償し、カム位相Ｃａｉｎをより広範囲で変化させるためである。
【００７９】
以上のように、可変カム位相機構７０では、位相制御入力Ｕ＿Ｃａｉｎにより、カム位相Ｃａｉｎが、最遅角値Ｃａｉｎ＿Ｌ（例えばカム角０゜に相当する値）と最進角値Ｃａｉｎ＿Ｈ（例えばカム角５５゜分に相当する値）との間で連続的に変化するように制御される。その結果、図１１に示すように、吸気弁４のバルブタイミングは、同図に実線で示す最遅角タイミングと、２点鎖線で示す最進角タイミングとの間で無段階に変更される。
【００８０】
なお、この可変カム位相機構７０では、位相制御入力Ｕ＿Ｃａｉｎが後述する故障時用値Ｕ＿Ｃａｉｎ＿ｆｓに設定されているとき、および断線などにより位相制御入力Ｕ＿Ｃａｉｎが電磁石７５に入力されないときには、カム位相Ｃａｉｎが最遅角値Ｃａｉｎ＿Ｌに保持される。この最遅角値Ｃａｉｎ＿Ｌは、前述したように、バルブリフトＬｉｆｔｉｎが最小値Ｌｉｆｔｉｎ＿Ｌに保持されている場合において、吸入空気量として所定の故障時用値を確保できるような値に設定されている。
【００８１】
以上のように、本実施形態の可変式吸気動弁機構４０では、可変バルブリフト機構５０により、バルブリフトＬｉｆｔｉｎが、前述した最大値Ｌｉｆｔｉｎ＿Ｈと最小値Ｌｉｆｔｉｎ＿Ｌとの間で無段階に変更されるとともに、可変カム位相機構７０により、カム位相Ｃａｉｎが、前述した最遅角値Ｃａｉｎ＿Ｌと最進角値Ｃａｉｎ＿Ｈとの間で無段階に変更される。
【００８２】
一方、吸気カムシャフト５の可変カム位相機構７０と反対側の端部には、カム角センサ２６（図２参照）が設けられている。このカム角センサ２６は、例えばマグネットロータおよびＭＲＥピックアップで構成されており、吸気カムシャフト５の回転に伴い、パルス信号であるＣＡＭ信号を所定のカム角（例えば１゜）ごとにＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、このＣＡＭ信号および前述したＣＲＫ信号に基づき、カム位相Ｃａｉｎを算出する。
【００８３】
さらに、図２に示すように、ＥＣＵ２には、アクセル開度センサ２７、電流センサ２８およびイグニッション・スイッチ（以下「ＩＧ・ＳＷ」という）２９が接続されている。このアクセル開度センサ２７は、車両の図示しないアクセルペダルの踏み込み量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００８４】
また、電流センサ２８は、磁界センサで構成され、リフトアクチュエータ６０の電気モータ６１を実際に流れている電流の値（以下「電流値」という）Ｉｍｏｔを表す検出信号を、ＥＣＵ２に出力する。なお、本実施形態では、電流センサ２８が電力パラメータ検出手段および電流値検出手段に相当し、電流値Ｉｍｏｔが電力パラメータに相当する。さらに、ＩＧ・ＳＷ２９は、イグニッションキー（図示せず）操作によりＯＮ／ＯＦＦされるとともに、そのＯＮ／ＯＦＦ状態を表す信号をＥＣＵ２に出力する。
【００８５】
ＥＣＵ２は、ＣＰＵ２ａ、ＲＡＭ２ｂ、ＲＯＭ２ｃおよび図示しないＩ／Ｏインターフェース回路などからなるマイクロコンピュータで構成されており、このＲＡＭ２ｂは、バックアップ電源により、記憶したデータをＩＧ・ＳＷ２９のＯＦＦ時にも保持するようになっている。また、ＥＣＵ２は、前述した各種のセンサ２０〜２８の検出信号およびＩＧ・ＳＷ２９の出力信号などに応じて、エンジン３の運転状態を判別するとともに、各種の制御を実行する。具体的には、ＥＣＵ２は、後述するように、過電流判定処理、可変機構制御、燃料噴射制御および点火時期制御などを実行する。
【００８６】
なお、本実施形態では、ＥＣＵ２が、制御量検出手段、目標制御量設定手段、供給電力算出手段、負荷パラメータ算出手段、第１判定手段、第２判定手段、記憶手段、リセット手段、電力パラメータ判定手段および判定手段に相当し、ＲＡＭ２ｂが記憶手段に相当する。
【００８７】
以下、ＥＣＵ２により実行される制御処理について説明する。なお、以下の説明では、可変バルブリフト機構５０および可変カム位相機構７０をまとめて「可変機構」という。図１２は、タイマ設定により、所定の制御周期ΔＴ（例えば５ｍｓｅｃ）で実行される制御処理を示している。
【００８８】
この処理では、まず、ステップ１（図では「Ｓ１」と略す。以下同じ）で、過電流判定処理を実行する。この過電流判定処理は、可変バルブリフト機構５０における可動部品の固着および故障などに起因して、リフトアクチュエータ６０の電気モータ６１が過電流状態すなわち過負荷状態にあるか否かを判定するものである。より具体的には、後述するように、電流値Ｉｍｏｔに応じて、第１および第２過電流判定フラグＦ＿Ｉｍｏｔ＿ｅｍｇ１，Ｆ＿Ｉｍｏｔ＿ｅｍｇ２の値が設定される。
【００８９】
次いで、ステップ２で、可変機構制御を実行した後、本処理を終了する。この可変機構制御では、後述するように、可変バルブリフト機構５０へのリフト制御入力Ｕ＿Ｌｉｆｔｉｎ、および可変カム位相機構７０への位相制御入力Ｕ＿Ｃａｉｎがそれぞれ算出される。
【００９０】
次に、図１３を参照しながら、前述した過電流判定処理について説明する。この処理では、まず、ステップ１０で、第２過電流判定フラグＦ＿Ｉｍｏｔ＿ｅｍｇ２が「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯのときには、ステップ１１に進み、電流値Ｉｍｏｔが所定の上限値Ｉｍｏｔ＿ｍａｘ以上であるか否かを判別する。なお、本実施形態では、この上限値Ｉｍｏｔ＿ｍａｘが所定のしきい値および所定電流値に相当する。
【００９１】
この判別結果がＮＯで、Ｉｍｏｔ＜Ｉｍｏｔ＿ｍａｘのときには、リフトアクチュエータ６０が過電流・過負荷状態にないとして、ステップ１２に進み、積算値ＳＩｍｏｔを値０に設定した後、本処理を終了する。
【００９２】
一方、ステップ１１の判別結果がＹＥＳで、Ｉｍｏｔ≧Ｉｍｏｔ＿ｍａｘのときには、ステップ１３に進み、積算値ＳＩｍｏｔを下式（１）により算出し、ＲＡＭ２ｂ内に記憶する。なお、本実施形態では、積算値ＳＩｍｏｔが負荷パラメータに相当する。
【００９３】
【数１】
2006077720.tif 000003
【００９４】
上記式（１）において、Ｓｔｉｍｅは、サンプリング周期（電流が流れた時間）であり、この場合、前述した制御周期ΔＴに等しい値となる。また、記号（ｋ）付きのデータは、制御周期ΔＴに同期してサンプリング（または算出）された離散データであることを示しており、記号ｋは各離散データのサンプリングサイクルの順番を表している。例えば、記号ｋは今回の制御タイミングでサンプリングされた値であることを、記号ｋ−１は前回の制御タイミングでサンプリングされた値であることをそれぞれ示している。この点は、以下の離散データにおいても同様である。なお、以下の説明では、各離散データにおける記号（ｋ）などを適宜、省略する。
【００９５】
上記式（１）に示すように、積算値ＳＩｍｏｔは、電流値Ｉｍｏｔとサンプリング周期Ｓｔｉｍｅとの積を積算することにより算出される。この場合、電流値Ｉｍｏｔは、リフトアクチュエータ６０の電気モータ６１のトルクすなわち負荷と比例関係にあるので、積算値ＳＩｍｏｔは、リフトアクチュエータ６０における負荷の大きさとその継続時間を反映する値となる。
【００９６】
次いで、ステップ１４で、積算値ＳＩｍｏｔが所定の第１判定値ＳＩｍｏｔ＿Ｊ１以上であるか否かを判別する。この第１判定値ＳＩｍｏｔ＿Ｊ１は、リフトアクチュエータ６０が過電流・過負荷状態に近い状況にあるか否かを判定するためのしきい値である。この判別結果がＮＯのときには、本処理を終了する。一方、この判別結果がＹＥＳで、ＳＩｍｏｔ≧ＳＩｍｏｔ＿Ｊ１のときには、リフトアクチュエータ６０が過電流・過負荷状態に近い状況にあるとして、ステップ１５に進み、それを表すために、第１過電流判定フラグＦ＿Ｉｍｏｔ＿ｅｍｇ１を「１」に設定し、ＲＡＭ２ｂ内に記憶する。
【００９７】
ステップ１５に続くステップ１６では、積算値ＳＩｍｏｔが所定の第２判定値ＳＩｍｏｔ＿Ｊ２以上であるか否かを判別する。この第２判定値ＳＩｍｏｔ＿Ｊ２は、リフトアクチュエータ６０の過電流・過負荷状態にあるか否か、すなわち可変バルブリフト機構５０が故障しているか否かを判定するためのしきい値であり、上記第１判定値ＳＩｍｏｔ＿Ｊ１よりも大きい値に設定されている。
【００９８】
このステップ１６の判別結果がＮＯのときには、本処理を終了する。一方、ステップ１６の判別結果がＹＥＳで、ＳＩｍｏｔ≧ＳＩｍｏｔ＿Ｊ２のときには、リフトアクチュエータ６０が過電流・過負荷状態にあり、可変バルブリフト機構５０が故障しているとして、ステップ１７に進み、それを表すために、第２過電流判定フラグＦ＿Ｉｍｏｔ＿ｅｍｇ２を「１」に設定し、ＲＡＭ２ｂ内に記憶する。その後、本処理を終了する。
【００９９】
上記のように、ステップ１７で第２過電流判定フラグＦ＿Ｉｍｏｔ＿ｅｍｇ２が「１」に設定されると、次回以降、ステップ１０の判別結果がＹＥＳとなり、その場合には、ステップ１８に進み、リセットフラグＦ＿ＲＥＳＥＴが「１」であるか否かを判別する。このリセットフラグＦ＿ＲＥＳＥＴは、所定の判定処理において、所定のリセット条件が成立したときに「１」に設定され、それ以外のときには「０」に設定される。より具体的には、メンテナンス時において、外部診断機によるリセット動作が実行されたとき、またはバッテリキャンセル動作が実行されたときには、所定のリセット条件が成立したと判定され、リセットフラグＦ＿ＲＥＳＥＴが「１」に設定される。
【０１００】
このステップ１８の判別結果がＮＯのときは、そのまま本処理を終了する。一方、ステップ１８の判別結果がＹＥＳのときには、ステップ１９に進み、積算値ＳＩｍｏｔを値０に、２つのフラグＦ＿Ｉｍｏｔ＿ｅｍｇ１，Ｆ＿Ｉｍｏｔ＿ｅｍｇ２をいずれも「０」にそれぞれリセットする。次いで、前述したように、ステップ１１以降の処理を実行した後、本処理を終了する。
【０１０１】
以下、図１４を参照しながら、前述した可変機構制御処理について説明する。この処理では、まず、ステップ３０で、第１過電流判定フラグＦ＿Ｉｍｏｔ＿ｅｍｇ１が「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯで、リフトアクチュエータ６０の負荷が正常な状態にあるときには、ステップ３１に進み、目標値フィルタ設定パラメータｐｏｌｅ＿ｆ＿ｌｆを所定の正常時用値ｐｏｌｅ＿ｆ＿ｌｆ＿Ｓ１に、切換関数設定パラメータｐｏｌｅ＿ｌｆを所定の正常時用値ｐｏｌｅ＿ｌｆ＿Ｓ１にそれぞれ設定する。
【０１０２】
これらの正常時用値ｐｏｌｅ＿ｆ＿ｌｆ＿Ｓ１，ｐｏｌｅ＿ｌｆ＿Ｓ１は、−１＜ｐｏｌｅ＿ｆ＿ｌｆ＿Ｓ１＜０，−１＜ｐｏｌｅ＿ｌｆ＿Ｓ１＜０が成立するような値に設定されている。また、目標値フィルタ設定パラメータｐｏｌｅ＿ｆ＿ｌｆおよび切換関数設定パラメータｐｏｌｅ＿ｌｆは、後述するように、リフト制御入力Ｕ＿Ｌｉｆｔｉｎの算出に用いられる。
【０１０３】
一方、ステップ３０の判別結果がＹＥＳで、リフトアクチュエータ６０が過電流・過負荷状態に近い状況にあるときには、ステップ３２に進み、目標値フィルタ設定パラメータｐｏｌｅ＿ｆ＿ｌｆを所定の回避用値ｐｏｌｅ＿ｆ＿ｌｆ＿Ｊ１に、切換関数設定パラメータｐｏｌｅ＿ｌｆを所定の回避用値ｐｏｌｅ＿ｌｆ＿Ｊ１にそれぞれ設定する。これらの回避用値ｐｏｌｅ＿ｆ＿ｌｆ＿Ｊ１，ｐｏｌｅ＿ｌｆ＿Ｊ１は、後述する理由により、−１＜ｐｏｌｅ＿ｆ＿ｌｆ＿Ｊ１＜ｐｏｌｅ＿ｆ＿ｌｆ＿Ｓ１＜０，−１＜ｐｏｌｅ＿ｌｆ＿Ｊ１＜ｐｏｌｅ＿ｌｆ＿Ｓ１＜０が成立する値に設定されている。
【０１０４】
なお、本実施形態では、目標値フィルタ設定パラメータｐｏｌｅ＿ｆ＿ｌｆが追従パラメータに、切換関数設定パラメータｐｏｌｅ＿ｌｆが外乱抑制パラメータおよび応答指定パラメータに、回避用値ｐｏｌｅ＿ｆ＿ｌｆ＿Ｊ１，ｐｏｌｅ＿ｌｆ＿Ｊ１が第１の所定値に、正常時用値ｐｏｌｅ＿ｆ＿ｌｆ＿Ｓ１，ｐｏｌｅ＿ｌｆ＿Ｓ１が第２の所定値にそれぞれ相当する。
【０１０５】
ステップ３１または３２に続くステップ３３では、第２過電流判定フラグＦ＿Ｉｍｏｔ＿ｅｍｇ２が「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯで、可変バルブリフト機構５０が正常であるときには、ステップ３４に進み、エンジン始動フラグＦ＿ＥＮＧＳＴＡＲＴが「１」であるか否かを判別する。
【０１０６】
このエンジン始動フラグＦ＿ＥＮＧＳＴＡＲＴは、図示しない判定処理において、エンジン回転数ＮＥおよびＩＧ・ＳＷ２９の出力信号に応じて、エンジン始動制御中すなわちクランキング中であるか否かを判定することにより設定されるものであり、具体的には、エンジン始動制御中であるときには「１」に、それ以外のときには「０」にそれぞれ設定される。
【０１０７】
ステップ３４の判別結果がＹＥＳで、エンジン始動制御中であるときには、ステップ３５に進み、目標バルブリフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄを、エンジン水温ＴＷに応じて、図１５に示すテーブルを検索することにより算出する。
【０１０８】
このテーブルでは、目標バルブリフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄは、エンジン水温ＴＷが所定値ＴＷＲＥＦ１よりも高い範囲では、エンジン水温ＴＷが低いほど、より大きな値に設定されているとともに、ＴＷ≦ＴＷＲＥＦ１の範囲では、所定値Ｌｉｆｔｉｎｒｅｆに設定されている。これは、エンジン水温ＴＷが低い場合、可変バルブリフト機構５０のフリクションが増大するので、それを補償するためである。
【０１０９】
次いで、ステップ３６で、目標カム位相Ｃａｉｎ＿ｃｍｄを、エンジン水温ＴＷに応じて、図１６に示すテーブルを検索することにより算出する。
【０１１０】
このテーブルでは、目標カム位相Ｃａｉｎ＿ｃｍｄは、エンジン水温ＴＷが所定値ＴＷＲＥＦ２よりも高い範囲では、エンジン水温ＴＷが低いほど、より遅角側の値に設定されているとともに、ＴＷ≦ＴＷＲＥＦ２の範囲では、所定値Ｃａｉｎｒｅｆに設定されている。これは、エンジン水温ＴＷが低い場合、カム位相Ｃａｉｎをエンジン水温ＴＷが高い場合よりも遅角側に制御し、バルブオーバーラップを小さくすることで、吸気流速を上昇させ、燃焼の安定化を図るためである。
【０１１１】
次いで、ステップ３７に進み、下式（２）〜（５）に示す目標値フィルタ型２自由度スライディングモード制御アルゴリズムにより、バルブリフトＬｉｆｔｉｎが目標バルブリフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄに追従・収束するように、リフト制御入力Ｕ＿Ｌｉｆｔｉｎを算出する。なお、本実施形態では、バルブリフトＬｉｆｔｉｎが制御量に、目標バルブリフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄが目標制御量に、リフト制御入力Ｕ＿Ｌｉｆｔｉｎが供給電力にそれぞれ相当する。
【０１１２】
【数２】
2006077720.tif 000004
【０１１３】
同式（２）において、Ｋｒｃｈ＿ｌｆは所定の到達則ゲインを、Ｋａｄｐ＿ｌｆは所定の適応則ゲインをそれぞれ表しており、さらに、σ＿ｌｆは、式（３）のように定義される切換関数である。同式（３）において、Ｅ＿ｌｆは、式（４）により算出される追従誤差（偏差）である。同式（４）において、Ｌｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄ＿ｆは、目標バルブリフトのフィルタ値であり、式（５）に示す目標値フィルタアルゴリズム（一次遅れフィルタアルゴリズム）により算出される。
【０１１４】
次に、ステップ３８に進み、下式（６）〜（９）に示す目標値フィルタ型２自由度スライディングモード制御アルゴリズムにより、カム位相Ｃａｉｎが目標カム位相Ｃａｉｎ＿ｃｍｄに追従・収束するように、位相制御入力Ｕ＿Ｃａｉｎを算出する。
【０１１５】
【数３】
2006077720.tif 000005
【０１１６】
同式（６）において、Ｋｒｃｈ＿ｃａは所定の到達則ゲインを、Ｋａｄｐ＿ｃａは所定の適応則ゲインをそれぞれ表しており、さらに、σ＿ｃａは、式（７）のように定義される切換関数である。同式（７）において、Ｅ＿ｃａは、式（８）により算出される追従誤差である。同式（８）において、Ｃａｉｎ＿ｃｍｄ＿ｆは、目標カム位相のフィルタ値であり、式（９）に示す目標値フィルタアルゴリズム（一次遅れフィルタアルゴリズム）により算出される。
【０１１７】
ステップ３８で、以上のように位相制御入力Ｕ＿Ｃａｉｎを算出した後、本処理を終了する。
【０１１８】
一方、ステップ３４の判別結果がＮＯで、エンジン始動制御中でないときには、ステップ３９に進み、アクセル開度ＡＰが所定値ＡＰＲＥＦより小さいか否かを判別する。この所定値ＡＰＲＥＦは、アクセルペダルが踏まれていないことを判別するためのものであり、アクセルペダルが踏まれていないことを判別可能な値（例えば１゜）に設定されている。
【０１１９】
ステップ３９の判別結果がＹＥＳで、アクセルペダルが踏まれていないときには、ステップ４０に進み、触媒暖機タイマの計時値Ｔｃａｔが所定値Ｔｃａｔｌｍｔ（例えば３０ｓｅｃ）より小さいか否かを判別する。この触媒暖機タイマは、触媒暖機制御処理の実行時間を計時するものであり、アップカウント式のタイマで構成されている。また、触媒暖機制御は、排気管１３に設けられた触媒装置内の触媒をエンジン始動後に急速に活性化させるための処理である。
【０１２０】
ステップ４０の判別結果がＹＥＳで、Ｔｃａｔ＜Ｔｃａｔｌｍｔのときには、触媒暖機制御を実行すべきであるとして、ステップ４１に進み、目標バルブリフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄを、触媒暖機タイマの計時値Ｔｃａｔおよびエンジン水温ＴＷに応じて、図１７に示すマップを検索することにより算出する。同図において、ＴＷ１〜ＴＷ３は、ＴＷ１＜ＴＷ２＜ＴＷ３の関係が成立するエンジン水温ＴＷの所定値を示しており、この点は以下の説明においても同様である。
【０１２１】
このマップでは、目標バルブリフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄは、エンジン水温ＴＷが低いほど、より大きな値に設定されている。これは、エンジン水温ＴＷが低いほど、触媒の活性化に要する時間が長くなるので、排気ガスボリュームを大きくすることで、触媒の活性化に要する時間を短縮するためである。これに加えて、このマップでは、目標バルブリフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄは、触媒暖機タイマの計時値Ｔｃａｔが小さい領域では、計時値Ｔｃａｔが大きいほど、より大きな値に設定され、計時値Ｔｃａｔが大きい領域では、計時値Ｔｃａｔが大きいほど、より小さな値に設定されている。これは、触媒暖機制御の実行時間が経過するのに伴い、エンジン３の暖機が進むことで、フリクションが低下した場合において、吸入空気量を低減しないと、エンジン回転数ＮＥを目標値に維持するために点火時期が過剰にリタード制御された状態となり、燃焼状態が不安定になってしまうので、それを回避するためである。
【０１２２】
次いで、ステップ４２で、目標カム位相Ｃａｉｎ＿ｃｍｄを、触媒暖機タイマの計時値Ｔｃａｔおよびエンジン水温ＴＷに応じて、図１８に示すマップを検索することにより算出する。
【０１２３】
このマップでは、目標カム位相Ｃａｉｎ＿ｃｍｄは、エンジン水温ＴＷが低いほど、より進角側の値に設定されている。これは、エンジン水温ＴＷが低いほど、上述したように触媒の活性化に要する時間が長くなるので、ポンピングロスを減少させ、吸入空気量を増大させることで、触媒の活性化に要する時間を短縮するためである。これに加えて、このマップでは、目標カム位相Ｃａｉｎ＿ｃｍｄは、触媒暖機タイマの計時値Ｔｃａｔが小さい領域では、計時値Ｔｃａｔが大きいほど、より遅角側の値に設定され、計時値Ｔｃａｔが大きい領域では、計時値Ｔｃａｔが大きいほど、より進角側の値に設定されている。これは、図１７の説明で述べたのと同じ理由による。
【０１２４】
ステップ４２に続いて、前述したように、ステップ３７，３８を実行した後、本処理を終了する。
【０１２５】
一方、ステップ３９または４０の判別結果がＮＯのとき、すなわちアクセルペダルが踏まれているとき、またはＴｃａｔ≧Ｔｃａｔｌｍｔであるときには、ステップ４３に進み、目標バルブリフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄを、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに応じて、図１９に示すマップを検索することにより算出する。同図において、ＡＰ１〜ＡＰ３は、ＡＰ１＜ＡＰ２＜ＡＰ３の関係が成立するアクセル開度ＡＰの所定値を示しており、この点は以下の説明においても同様である。
【０１２６】
このマップでは、目標バルブリフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄは、エンジン回転数ＮＥが高いほど、またはアクセル開度ＡＰが大きいほど、より大きな値に設定されている。これは、エンジン回転数ＮＥが高いほど、またはアクセル開度ＡＰが大きいほど、エンジン３に対する要求出力が大きいことで、より大きな吸入空気量が要求されることによる。
【０１２７】
次いで、ステップ４４で、目標カム位相Ｃａｉｎ＿ｃｍｄを、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに応じて、図２０に示すマップを検索することにより算出する。このマップでは、目標カム位相Ｃａｉｎ＿ｃｍｄは、アクセル開度ＡＰが小さくかつ中回転域にあるときには、それ以外のときよりも進角側の値に設定されている。これは、そのような運転状態では、バルブオーバーラップを増大させ、ポンピングロスを減少させる必要があるためである。
【０１２８】
ステップ４４に続いて、前述したように、ステップ３７，３８を実行した後、本処理を終了する。
【０１２９】
一方、ステップ３３の判別結果がＹＥＳで、可変バルブリフト機構５０が故障しているときには、ステップ４５に進み、リフト制御入力Ｕ＿Ｌｉｆｔｉｎを所定の故障時用値Ｕ＿Ｌｉｆｔｉｎ＿ｆｓに、位相制御入力Ｕ＿Ｃａｉｎを所定の故障時用値Ｕ＿Ｃａｉｎ＿ｆｓにそれぞれ設定した後、本処理を終了する。これにより、前述したように、バルブリフトＬｉｆｔｉｎが最小値Ｌｉｆｔｉｎ＿Ｌに、カム位相Ｃａｉｎが最遅角値Ｃａｉｎ＿Ｌにそれぞれ保持され、それにより、停車中はアイドル運転やエンジン始動を適切に実行できると同時に、走行中は低速走行状態を維持することができる。
【０１３０】
以上のように、この可変機構制御処理では、リフト制御入力Ｕ＿Ｌｉｆｔｉｎが、式（２）〜（５）に示す目標値フィルタ型２自由度スライディングモード制御アルゴリズムにより算出され、この制御アルゴリズムは、以下のような特性を備えている。
【０１３１】
まず、式（５）における目標値フィルタ設定パラメータｐｏｌｅ＿ｆ＿ｌｆの値を変更することで、目標バルブリフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄに対する目標バルブリフトのフィルタ値Ｌｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄ＿ｆの追従速度を変更することができるという特性を備えている。より具体的には、目標値フィルタ設定パラメータｐｏｌｅ＿ｆ＿ｌｆを値−１により近い値に設定するほど、目標バルブリフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄに対する目標バルブリフトのフィルタ値Ｌｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄ＿ｆの追従速度がより遅い値に設定される。それにより、バルブリフトＬｉｆｔｉｎを目標バルブリフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄの変化に追従させる際のリフト制御入力Ｕ＿Ｌｉｆｔｉｎがより小さな値として算出され、電流値Ｉｍｏｔがより小さい値に設定される。
【０１３２】
したがって、前述したように、ステップ３０の判別結果がＹＥＳで、リフトアクチュエータ６０が過電流・過負荷状態に近い状況にある場合、目標値フィルタ設定パラメータｐｏｌｅ＿ｆ＿ｌｆを、所定の正常時用値ｐｏｌｅ＿ｆ＿ｌｆ＿Ｓ１に代えて、これよりも値−１に近い故障時用値ｐｏｌｅ＿ｆ＿ｌｆ＿Ｊ１に設定することにより、リフト制御入力Ｕ＿Ｌｉｆｔｉｎすなわち電流値Ｉｍｏｔ（特に電流値Ｉｍｏｔの最大値）が、正常時用値ｐｏｌｅ＿ｆ＿ｌｆ＿Ｓ１を用いる場合よりも小さい値に設定される。それにより、リフトアクチュエータ６０の過電流・過負荷状態に近い状況を回避すべく、リフトアクチュエータ６０がより低負荷で運転されることになる。
【０１３３】
また、上記特性に加えて、式（３）における切換関数設定パラメータｐｏｌｅ＿ｌｆの値を変更することで、追従誤差Ｅ＿ｌｆの値０への収束速度および収束挙動を変更することができるという特性を備えている。言い換えれば、可変バルブリフト機構５０すなわちリフトアクチュエータ６０に加えられる外乱の抑制度合いを変更できるという特性を備えている。より具体的には、切換関数設定パラメータｐｏｌｅ＿ｌｆを値−１により近い値に設定するほど、外乱の抑制度合いがより小さくなり、より大きな追従誤差Ｅ＿ｌｆの発生が許容されることになる。それにより、追従誤差Ｅ＿ｌｆが発生した際のリフト制御入力Ｕ＿Ｌｉｆｔｉｎがより小さな値として算出され、電流値Ｉｍｏｔがより小さい値に設定される。特に、追従誤差Ｅ＿ｌｆが発生した際における電流値Ｉｍｏｔの最大値を低減できる。
【０１３４】
したがって、前述したように、ステップ３０の判別結果がＹＥＳで、リフトアクチュエータ６０が過電流・過負荷状態に近い状況にある場合、切換関数設定パラメータｐｏｌｅ＿ｌｆを、所定の正常時用値ｐｏｌｅ＿ｌｆ＿Ｓ１に代えて、これよりも値−１に近い故障時用値ｐｏｌｅ＿ｌｆ＿Ｊ１に設定することにより、リフト制御入力Ｕ＿Ｌｉｆｔｉｎすなわち電流値Ｉｍｏｔがより小さい値に設定される。それにより、リフトアクチュエータ６０の過電流・過負荷状態に近い状況を回避すべく、リフトアクチュエータ６０がより低負荷で運転されることになる。以上の理由により、前述したように、ステップ３０の判別結果がＹＥＳの場合、ステップ３２で、２つのパラメータｐｏｌｅ＿ｆ＿ｌｆ，ｐｏｌｅ＿ｌｆがそれぞれ、正常時用値ｐｏｌｅ＿ｆ＿ｌｆ＿Ｓ１，ｐｏｌｅ＿ｌｆ＿Ｓ１よりも値−１に近い故障時用値ｐｏｌｅ＿ｆ＿ｌｆ＿Ｊ１，ｐｏｌｅ＿ｌｆ＿Ｊ１に設定される。
【０１３５】
なお、以上の可変機構制御処理において、ステップ３３の判別結果がＹＥＳの場合、ステップ４５に代えて、目標バルブリフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄおよび目標カム位相Ｃａｉｎ＿ｃｍｄを所定の故障時用値に設定するステップを実行した後、ステップ３７，３８を実行することにより、可変バルブリフト機構５０の故障時のリフト制御入力Ｕ＿Ｌｉｆｔｉｎおよび位相制御入力Ｕ＿Ｃａｉｎを算出するように構成してもよい。
【０１３６】
次に、図２１を参照しながら、ＴＤＣ信号の発生に同期して実行される制御処理について説明する。同図に示すように、この処理では、まず、ステップ５１で、燃料噴射制御処理が実行される。この燃料噴射制御処理では、後述するように、エンジン３の運転状態に応じて、燃料噴射量Ｔｃｙｌが燃料噴射弁１０ごとに算出される。
【０１３７】
次に、ステップ５２で、点火時期制御処理が実行される。この点火時期制御処理では、後述するように、エンジン３の運転状態に応じて、点火時期Ｉｇｌｏｇが点火プラグ１１ごとに算出される。この後、本処理を終了する。
【０１３８】
次に、図２２を参照しながら、上述した燃料噴射制御処理について説明する。この処理では、まず、ステップ６０において、第２過電流判定フラグＦ＿Ｉｍｏｔ＿ｅｍｇ２が「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯで、可変バルブリフト機構５０が正常であるときには、ステップ６１で、下式（１０）により、吸入空気量Ｇｃｙｌを算出する。
【０１３９】
【数４】
2006077720.tif 000006
【０１４０】
一方、ステップ６０の判別結果がＹＥＳで、可変バルブリフト機構５０が故障しているときには、ステップ６２に進み、吸入空気量Ｇｃｙｌを所定の故障時用値Ｇｃｙｌ＿ｆｓに設定する。
【０１４１】
ステップ６１または６２に続くステップ６３では、基本燃料噴射量Ｔｃｙｌ＿ｂｓを、換算係数と吸入空気量との積Ｋｇｔ・Ｇｃｙｌに設定する。この換算係数Ｋｇｔは、燃料噴射弁１０ごとに予め設定される所定値である。
【０１４２】
次いで、ステップ６４に進み、総補正係数ＫＴＯＴＡＬを算出する。具体的には、各種の運転パラメータ（例えば吸気温ＴＡや、大気圧ＰＡ、エンジン水温ＴＷ、アクセル開度ＡＰなど）に応じて、各種のテーブルやマップを検索することで各種の補正係数を算出するとともに、これらの各種の補正係数を互いに乗算することにより、総補正係数ＫＴＯＴＡＬを算出する。
【０１４３】
次に、ステップ６５で、アクセル開度ＡＰおよび吸入空気量Ｇｃｙｌに応じて、図示しないマップを検索することにより、目標空燃比ＫＣＭＤを算出する。この目標空燃比ＫＣＭＤは、基本的には、触媒装置の排ガス浄化性能を良好な状態に保持するために、理論空燃比（１４．５）に設定される。
【０１４４】
次いで、ステップ６６に進み、ＲＡＭ２ｂ内に記憶されている空燃比補正係数ＫＳＴＲを読み込む。この空燃比補正係数ＫＳＴＲは、図示しない算出処理において、目標空燃比ＫＣＭＤおよび検出空燃比ＫＡＣＴに応じて、所定のフィードバック制御アルゴリズムを含む制御アルゴリズムにより算出される。
【０１４５】
次に、ステップ６７で、下式（１１）により、燃料噴射量Ｔｃｙｌを算出した後、本処理を終了する。
【０１４６】
【数５】
2006077720.tif 000007
【０１４７】
なお、以上の燃料噴射制御処理において、ステップ６０の判別結果がＹＥＳの場合、ステップ６２に代えて、燃料噴射を停止するように構成してもよい。
【０１４８】
次に、図２３を参照しながら、前述した点火時期制御処理について説明する。この処理では、まず、ステップ７０で、前述した第２過電流判定フラグＦ＿Ｉｍｏｔ＿ｅｍｇ２が「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯで、可変バルブリフト機構５０が正常であるときには、ステップ７１に進み、前述したエンジン始動フラグＦ＿ＥＮＧＳＴＡＲＴが「１」であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、エンジン始動制御中であるときには、ステップ７２に進み、点火時期Ｉｇｌｏｇを、所定の始動時用値Ｉｇ＿ｃｒｋ（例えばＢＴＤＣ１０゜）に設定した後、本処理を終了する。
【０１４９】
一方、ステップ７１の判別結果がＮＯで、エンジン始動制御中でないときには、ステップ７３に進み、アクセル開度ＡＰが前述した所定値ＡＰＲＥＦより小さいか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、アクセルペダルが踏まれていないときには、ステップ７４に進み、触媒暖機タイマの計時値Ｔｃａｔが所定値Ｔｃａｔｌｍｔより小さいか否かを判別する。
【０１５０】
この判別結果がＹＥＳで、Ｔｃａｔ＜Ｔｃａｔｌｍｔのときには、触媒暖機制御を実行すべきであるとして、ステップ７５に進み、触媒暖機用値Ｉｇ＿ａｓｔを算出する。この触媒暖機用値Ｉｇ＿ａｓｔは、具体的には、下式（１２）〜（１４）のスライディングモード制御アルゴリズムにより、算出される。
【０１５１】
【数６】
2006077720.tif 000008
【０１５２】
なお、式（１２）〜（１４）における記号（ｍ）付きの各離散データは、ＴＤＣ信号の発生周期に同期してサンプリング（または算出）されたデータであることを示しており、この点は、以下の離散データにおいても同様である。なお、以下の説明では、各離散データにおける記号（ｍ）などを適宜、省略する。
【０１５３】
上記式（１２）において、Ｉｇ＿ａｓｔ＿ｂａｓｅは、所定の触媒暖機用の基準点火時期（例えばＢＴＤＣ５゜）を表し、Ｋｒｃｈ，Ｋａｄｐは、所定のフィードバックゲインを表している。また、σは、式（１３）のように定義される切換関数である。同式（１３）において、ｐｏｌｅは、−１＜ｐｏｌｅ＜０の関係が成立するように設定される切換関数設定パラメータであり、Ｅｎａｓｔは、式（１４）により算出される追従誤差である。式（１４）において、ＮＥ＿ａｓｔは、所定の触媒暖機用の目標回転数（例えば１８００ｒｐｍ）である。以上の制御アルゴリズムにより、触媒暖機用値Ｉｇ＿ａｓｔは、エンジン回転数ＮＥを上記触媒暖機用の目標回転数ＮＥ＿ａｓｔに収束させる値として、算出される。
【０１５４】
次いで、ステップ７６に進み、点火時期Ｉｇｌｏｇを上記触媒暖機用値Ｉｇ＿ａｓｔに設定した後、本処理を終了する。
【０１５５】
一方、ステップ７３または７４の判別結果がＮＯのとき、すなわちアクセルペダルが踏まれているとき、またはＴｃａｔ≧Ｔｃａｔｌｍｔであるときには、ステップ７７に進み、通常点火時期制御処理を実行する。
【０１５６】
この通常点火時期制御処理は、具体的には、図２４に示すように実行される。まず、ステップ９０で、最大吸入空気量Ｇｃｙｌ＿ｍａｘを算出する。具体的には、エンジン回転数ＮＥに応じて、図示しないテーブルを検索することにより、最大吸入空気量の基本値Ｇｃｙｌ＿ｍａｘ＿ｂａｓｅを算出し、エンジン回転数ＮＥおよびカム位相Ｃａｉｎに応じて、図示しないマップを検索することにより、補正係数Ｋ＿ｇｃｙｌ＿ｍａｘを算出する。そして、以上のように算出したＧｃｙｌ＿ｍａｘ＿ｂａｓｅ，Ｋ＿ｇｃｙｌ＿ｍａｘに基づき、下式（１５）により、最大吸入空気量Ｇｃｙｌ＿ｍａｘを算出する。
【０１５７】
【数７】
2006077720.tif 000009
【０１５８】
次いで、ステップ９１で、正規化吸入空気量Ｋｇｃｙｌを、下式（１６）により算出する。
【０１５９】
【数８】
2006077720.tif 000010
【０１６０】
次に、ステップ９２に進み、基本点火時期Ｉｇｌｏｇ＿ｍａｐを算出する。具体的には、正規化吸入空気量Ｋｇｃｙｌ、エンジン回転数ＮＥおよびカム位相Ｃａｉｎに応じて、図示しない複数のマップを検索し、複数の値を選択するとともに、当該複数の選択値の補間演算により、基本点火時期Ｉｇｌｏｇ＿ｍａｐを算出する。
【０１６１】
次いで、ステップ９３で、点火補正値Ｄｉｇｌｏｇを算出する。具体的には、吸気温ＴＡ、エンジン水温ＴＷおよび目標空燃比ＫＣＭＤなどに応じて、図示しないマップおよびテーブルを検索することにより、各種の補正値を算出し、これらの各種の補正値に基づき、点火補正値Ｄｉｇｌｏｇを算出する。
【０１６２】
ステップ９３に続くステップ９４では、点火時期Ｉｇｌｏｇを、下式（１７）により算出した後、本処理を終了する。
【０１６３】
【数９】
2006077720.tif 000011
【０１６４】
図２３に戻り、ステップ７７の通常点火時期制御を以上のように実行した後、本処理を終了する。
【０１６５】
一方、ステップ７０の判別結果がＹＥＳで、可変バルブリフト機構５０が故障しているときには、ステップ７８に進み、故障時用値Ｉｇ＿ｆｓを算出する。この故障時用値Ｉｇ＿ｆｓは、具体的には、下式（１８）〜（２０）のスライディングモード制御アルゴリズムにより、算出される。
【０１６６】
【数１０】
2006077720.tif 000012
【０１６７】
上記式（１８）において、Ｉｇ＿ｆｓ＿ｂａｓｅは、所定の故障時用の基準点火時期（例えばＴＤＣ±０゜）を表し、Ｋｒｃｈ#，Ｋａｄｐ#は、所定のフィードバックゲインを表している。また、σ#は、式（１９）のように定義される切換関数である。同式（１９）において、ｐｏｌｅ#は、−１＜ｐｏｌｅ#＜０の関係が成立するように設定される切換関数設定パラメータであり、Ｅｎｆｓは、式（２０）により算出される追従誤差である。同式（２０）において、ＮＥ＿ｆｓは、所定の故障時目標回転数（例えば２０００ｒｐｍ）である。以上の制御アルゴリズムにより、故障時用値Ｉｇ＿ｆｓは、エンジン回転数ＮＥを上記故障時目標回転数ＮＥ＿ｆｓに収束させる値として、算出される。
【０１６８】
次いで、ステップ７９に進み、点火時期Ｉｇｌｏｇを上記故障時用値Ｉｇ＿ｆｓに設定した後、本処理を終了する。
【０１６９】
なお、以上の点火時期制御処理において、ステップ７０の判別結果がＹＥＳの場合、ステップ７８，７９に代えて、点火を停止するように構成してもよい。
【０１７０】
以上のように、本実施形態の制御装置１によれば、電流値Ｉｍｏｔとサンプリング周期Ｓｔｉｍｅとの積の積算することにより、積算値ＳＩｍｏｔが算出され、この積算値ＳＩｍｏｔが第１および第２判定値ＳＩｍｏｔ＿Ｊ１，ＳＩｍｏｔ＿Ｊ２と比較される。そして、ＳＩｍｏｔ≧ＳＩｍｏｔ＿Ｊ１のとき、すなわち可変バルブリフト機構５０のリフトアクチュエータ６０が過電流・過負荷状態に近い状況にあるときには、目標値フィルタ設定パラメータｐｏｌｅ＿ｆ＿ｌｆおよび切換関数設定パラメータｐｏｌｅ＿ｌｆがそれぞれ、所定の回避値ｐｏｌｅ＿ｆ＿ｌｆ＿Ｊ１，ｐｏｌｅ＿ｌｆ＿Ｊ１に設定されるとともに、そのように設定された２つのパラメータｐｏｌｅ＿ｆ＿ｌｆ，ｐｏｌｅ＿ｌｆを用いて、可変バルブリフト機構５０へのリフト制御入力Ｕ＿Ｌｉｆｔｉｎが、式（２）〜（５）の目標値フィルタ型２自由度スライディングモード制御アルゴリズムにより算出される。
【０１７１】
これらの所定の回避値ｐｏｌｅ＿ｆ＿ｌｆ＿Ｊ１，ｐｏｌｅ＿ｌｆ＿Ｊ１は、ＳＩｍｏｔ＜ＳＩｍｏｔ＿Ｊ１のときに用いられる正常時用値ｐｏｌｅ＿ｆ＿ｌｆ＿Ｓ１，ｐｏｌｅ＿ｌｆ＿Ｓ１よりも値−１に近い値に設定されているので、前述した制御アルゴリズムの特性により、目標バルブリフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄに対する目標バルブリフトのフィルタ値Ｌｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄ＿ｆの追従速度がより遅い値に設定されるとともに、外乱の抑制度合いがより小さくなり、より大きな追従誤差Ｅ＿ｌｆの発生が許容されることになる。それにより、可変バルブリフト機構５０が過電流・過負荷状態に近い状況にある場合において、リフト制御入力Ｕ＿Ｌｉｆｔｉｎすなわちリフトアクチュエータ６０に流れる電流値Ｉｍｏｔがより小さな値に変更されるので、リフトアクチュエータ６０すなわち可変バルブリフト機構５０が過電流・過負荷状態になるのを回避できる。すなわち、従来と異なり、センサなどを用いることなく、可変バルブリフト機構５０の過負荷状態を回避できることで、製造コストを削減できる。
【０１７２】
また、ＳＩｍｏｔ≧ＳＩｍｏｔ＿Ｊ２のときには、リフト制御入力Ｕ＿Ｌｉｆｔｉｎが所定の故障時用値Ｕ＿Ｌｉｆｔｉｎ＿ｆｓに設定される。この場合、ＳＩｍｏｔ＿Ｊ２＞ＳＩｍｏｔ＿Ｊ１であることにより、この条件が成立する以前にＳＩｍｏｔ≧ＳＩｍｏｔ＿Ｊ１が成立することで、電流値Ｉｍｏｔがより小さな値に変更されていることになるので、それにもかかわらず、積算値ＳＩｍｏｔがさらに増大して第２判定値ＳＩｍｏｔ＿Ｊ２以上となった場合には、可変バルブリフト機構５０が故障していると推定できる。したがって、可変バルブリフト機構５０が故障している場合において、可変バルブリフト機構５０の過負荷状態が継続するのを確実に回避できる。
【０１７３】
さらに、可変バルブリフト機構５０が過電流・過負荷状態に近い状況にあるか否かの判定、または過電流・過負荷状態にあるか否かの判定において、電流値Ｉｍｏｔとサンプリング周期Ｓｔｉｍｅとの積を積算した値ＳＩｍｏｔを用いるので、電流の２乗値を用いる従来の手法（または後述する式（２１）により算出される積算値ＳＩｍｏｔ２を用いる場合）と比べて、第１および第２判定値ＳＩｍｏｔ＿Ｊ１，ＳＩｍｏｔ＿Ｊ２を容易かつ適切に設定することができる。それにより、そのような判定をより精度良く行うことができ、可変バルブリフト機構５０の過負荷状態をより確実に回避できる。
【０１７４】
また、電流値Ｉｍｏｔが上限値Ｉｍｏｔ＿ｍａｘ以上であるときに、積算値ＳＩｍｏｔの積算が実行され、Ｉｍｏｔ＜Ｉｍｏｔ＿ｍａｘのときに、積算値ＳＩｍｏｔが値０にリセットされるので、可変バルブリフト機構５０において、過電流状態またはそれに近い状態が継続している場合にのみ、積算値ＳＩｍｏｔが算出され、そのように算出された積算値ＳＩｍｏｔに基づいて、可変バルブリフト機構５０が過負荷状態またはそれに近い状態にあるか否かを判定できる。それにより、そのような判定を迅速かつ精度良く実行することができる。
【０１７５】
さらに、第１および第２過電流判定フラグＦ＿Ｉｍｏｔ＿ｅｍｇ１，Ｆ＿Ｉｍｏｔ＿ｅｍｇ２が、ＳＩｍｏｔ≧ＳＩｍｏｔ＿Ｊ１，ＳＩｍｏｔ≧ＳＩｍｏｔ＿Ｊ２のときにそれぞれ「１」に設定され、これらのフラグＦ＿Ｉｍｏｔ＿ｅｍｇ１，Ｆ＿Ｉｍｏｔ＿ｅｍｇ２の値がＲＡＭ２ｂ内に記憶される。そして、これらのフラグＦ＿Ｉｍｏｔ＿ｅｍｇ１，Ｆ＿Ｉｍｏｔ＿ｅｍｇ２の値は、所定のリセット条件が成立することでリセットフラグＦ＿ＲＥＳＥＴ＝１とならない限り、ＩＧ・ＳＷ２９がＯＦＦされた場合でも、ＲＡＭ２ｂ内に保持される。それにより、メンテナンスなどの際、可変バルブリフト機構５０における故障の有無、および過電流・過負荷状態に近い状況の発生の有無を確認することができる。
【０１７６】
また、２つのパラメータｐｏｌｅ＿ｆ＿ｌｆ，ｐｏｌｅ＿ｌｆを変更するだけで、可変バルブリフト機構５０へのリフト制御入力Ｕ＿Ｌｉｆｔｉｎを、より小さな値に変更することができる。すなわち、最適レギュレータアルゴリズムおよびＰＩＤ制御アルゴリズムなどのように、比例項および積分項のゲインを変更する必要がないので、ゲインのバランスが崩れることがなく、制御系の安定性を損なうことがない。その結果、制御系の安定性を損なうことなく、可変バルブリフト機構５０の過負荷状態を回避することができる。
【０１７７】
なお、実施形態における前述した図１３の過電流判定処理に代えて、図２５に示す過電流判定処理を実行するように構成してもよい。同図２５に示すように、この過電流判定処理では、図１３の過電流判定処理と比べると、ステップ１０３，１１０を除いて同様に構成されているので、以下、図１３の過電流判定処理と異なる点を中心として説明する。
【０１７８】
すなわち、この処理では、ステップ１０１で、電流値Ｉｍｏｔが所定の上限値Ｉｍｏｔ＿ｍａｘ（所定のしきい値）以上であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯで、Ｉｍｏｔ＜Ｉｍｏｔ＿ｍａｘのときには、リフトアクチュエータ６０が過電流・過負荷状態にないとして、ステップ１０２に進み、積算値ＳＩｍｏｔを値０に設定し、次いで、ステップ１０３で、第１過電流判定フラグＦ＿Ｉｍｏｔ＿ｅｍｇ１を「０」に設定した後、本処理を終了する。
【０１７９】
一方、ステップ１０１の判別結果がＹＥＳで、Ｉｍｏｔ≧Ｉｍｏｔ＿ｍａｘのときには、ステップ１０４で、積算値ＳＩｍｏｔを前述した式（１）により算出し、ＲＡＭ２ｂ内に記憶する。次いで、ステップ１０５で、積算値ＳＩｍｏｔが所定の第１判定値ＳＩｍｏｔ＿Ｊ１以上であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯのときには、前述したステップ１０３を実行した後、本処理を終了する。
【０１８０】
一方、ステップ１０５の判別結果がＹＥＳで、ＳＩｍｏｔ≧ＳＩｍｏｔ＿Ｊ１のときには、ステップ１０６に進み、第１過電流判定フラグＦ＿Ｉｍｏｔ＿ｅｍｇ１を「１」に設定し、ＲＡＭ２ｂ内に記憶する。次いで、ステップ１０７，１０８を、前述したステップ１６，１７と同様に実行した後、本処理を終了する。
【０１８１】
また、ステップ１０９で、リセットフラグＦ＿ＲＥＳＥＴが「１」であるか否かを判別し、この判別結果がＮＯのときには、そのまま本処理を終了する。一方、この判別結果がＹＥＳのときには、ステップ１１０で、積算値ＳＩｍｏｔを値０に、第２過電流判定フラグＦ＿Ｉｍｏｔ＿ｅｍｇ２を「０」にそれぞれリセットする。この後、ステップ１０１以降を前述したように実行した後、本処理を終了する。
【０１８２】
以上のように、この過電流判定処理では、Ｉｍｏｔ＜Ｉｍｏｔ＿ｍａｘのときには、第１過電流判定フラグＦ＿Ｉｍｏｔ＿ｅｍｇ１が「０」に設定されるので、前述した図１４のステップ３０の判別結果がＮＯとなることで、ステップ３１で、目標値フィルタ設定パラメータｐｏｌｅ＿ｆ＿ｌｆが所定の正常時用値ｐｏｌｅ＿ｆ＿ｌｆ＿Ｓ１に、切換関数設定パラメータｐｏｌｅ＿ｌｆが所定の正常時用値ｐｏｌｅ＿ｌｆ＿Ｓ１にそれぞれ設定される。それにより、リフト制御入力Ｕ＿Ｌｉｆｔｉｎが、ｐｏｌｅ＿ｆ＿ｌｆ＝ｐｏｌｅ＿ｆ＿ｌｆ＿Ｊ１＆ｐｏｌｅ＿ｌｆ＝ｐｏｌｅ＿ｌｆ＿Ｊ１のときよりも増大される。すなわち、リフトアクチュエータ６０が過負荷状態に近い状況になった場合、２つのパラメータｐｏｌｅ＿ｆ＿ｌｆ，ｐｏｌｅ＿ｌｆが所定の回避用値ｐｏｌｅ＿ｆ＿ｌｆ＿Ｊ１，ｐｏｌｅ＿ｌｆ＿Ｊ１にそれぞれ設定されることで、リフトアクチュエータ６０の過負荷状態に近い状況が回避される。そして、Ｉｍｏｔ＜Ｉｍｏｔ＿ｍａｘが成立すると、２つのパラメータｐｏｌｅ＿ｆ＿ｌｆ，ｐｏｌｅ＿ｌｆが所定の正常時用値ｐｏｌｅ＿ｆ＿ｌｆ＿Ｓ１，ｐｏｌｅ＿ｌｆ＿Ｓ１にそれぞれ設定されることで、リフトアクチュエータ６０が、２つのパラメータが回避用値に設定されているときよりも大きな駆動力で運転される。その後、Ｉｍｏｔ≧Ｉｍｏｔ＿ｍａｘが再び成立すると、以上の動作を繰り返すことになる。
【０１８３】
すなわち、前述した実施形態の場合、２つのパラメータｐｏｌｅ＿ｆ＿ｌｆ，ｐｏｌｅ＿ｌｆが所定の回避用値ｐｏｌｅ＿ｆ＿ｌｆ＿Ｊ１，ｐｏｌｅ＿ｌｆ＿Ｊ１に一旦設定されると、リセット条件が成立しない限り、その状態に保持されることで、リフトアクチュエータ６０が小さな駆動力で連続運転されるのに対して、図２５の例では、リフトアクチュエータ６０における過負荷状態に近い状況が解消するのに応じて、リフトアクチュエータ６０の駆動力を自動的に増大させることができる。その結果、エンジン３の運転性を向上させることができる。
【０１８４】
なお、実施形態は、アクチュエータとして内燃機関３の可変バルブリフト機構５０を用い、これを介して制御量としてのバルブリフトＬｉｆｔｉｎを制御した例であるが、本発明の制御装置はこれに限らず、様々な産業機械においてアクチュエータを介して制御量を制御するものに適用可能である。
【０１８５】
また、実施形態は、アクチュエータとして、電気モータ式の可変バルブリフト機構５０を用いた例であるが、本発明におけるアクチュエータはこれに限らず、供給電力を駆動力に変換する電気式のアクチュエータであればよい。例えば、アクチュエータとして、ソレノイドを備えたソレノイド式のアクチュエータを用いてもよい。
【０１８６】
さらに、実施形態は、電力パラメータとして電流値Ｉｍｏｔを用いた例であるが、電力パラメータはこれに限らず、アクチュエータに実際に供給される電力を表すものであればよい。例えば、アクチュエータにおける電圧値を、電力パラメータとして用いてもよく、その場合には、電力パラメータ検出手段として、電圧センサを用いればよい。
【０１８７】
また、実施形態は、負荷パラメータとして、積算値ＳＩｍｏｔを用いた例であるが、負荷パラメータはこれに限らず、アクチュエータの負荷を表すものであればよい。例えば、負荷パラメータとして、下式（２１）により算出される積算値ＳＩｍｏｔ２を用い、前述した過電流判定処理において、この積算値ＳＩｍｏｔ２を所定の判定値と比較するようにしても良い。なお、この積算値ＳＩｍｏｔ２は、リフトアクチュエータ６０の電気モータ６１の発熱量に比例する値として算出される。
【０１８８】
【数１１】
2006077720.tif 000013
【０１８９】
さらに、実施形態は、所定の制御アルゴリズムとして、式（２）〜（５）の目標値フィルタ型２自由度スライディングモード制御アルゴリズムを用いた例であるが、所定の制御アルゴリズムはこれに限らず、制御量を目標制御量に追従するように、アクチュエータへの供給電力を算出できるものであればよい。例えば、所定の制御アルゴリズムとして、ＰＩＤ制御アルゴリズムなどの一般的なフィードバック制御アルゴリズムや、バックステッピング制御アルゴリズムなどの応答指定型制御アルゴリズムを用いてもよい。
【０１９０】
また、実施形態は、応答指定型制御アルゴリズムとして、式（２）〜（４）のスライディングモード制御アルゴリズムを用いた例であるが、これに代えて、バックステッピング制御アルゴリズムなどの応答指定型制御アルゴリズムを用いてもよい。
【０１９１】
さらに、実施形態は、目標値フィルタ型２自由度制御アルゴリズムとして、式（２）〜（５）の目標値フィルタ型２自由度スライディングモード制御アルゴリズムを用いた例であるが、目標値フィルタ型２自由度制御アルゴリズムはこれに限らず、目標値フィルタアルゴリズムとフィードバック制御アルゴリズムとを組み合わせたものであればよい。例えば、目標値フィルタアルゴリズムとＰＩＤ制御アルゴリズムとを組み合わせた目標値フィルタ型２自由度制御アルゴリズムを用いてもよい。
【０１９２】
また、実施形態は、Ｆ＿Ｉｍｏｔ＿ｅｍｇ１＝１の場合、２つのパラメータｐｏｌｅ＿ｆ＿ｌｆ，ｐｏｌｅ＿ｌｆをいずれも所定の回避用値ｐｏｌｅ＿ｆ＿ｌｆ＿Ｊ１，ｐｏｌｅ＿ｌｆ＿Ｊ１に設定した例であるが、２つのパラメータｐｏｌｅ＿ｆ＿ｌｆ，ｐｏｌｅ＿ｌｆの一方のみを、その回避用値に設定するように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１９３】
【図１】本発明の一実施形態に係る制御装置を適用した内燃機関の概略構成を示す模式図である。
【図２】制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】内燃機関の可変式吸気動弁機構および排気動弁機構の概略構成を示す断面図である。
【図４】可変式吸気動弁機構の可変バルブリフト機構の概略構成を示す断面図である。
【図５】（ａ）リフトアクチュエータの短アームが最大リフトストッパに当接している状態と（ｂ）最小リフトストッパに当接している状態を示す図である。
【図６】（ａ）可変バルブリフト機構の下リンクが最大リフト位置にあるときの吸気弁の開弁状態と（ｂ）最小リフト位置にあるときの吸気弁の開弁状態を示す図である。
【図７】可変バルブリフト機構の下リンクが最大リフト位置にあるときの吸気弁のバルブリフト曲線（実線）と、最小リフト位置にあるときのバルブリフト曲線（２点鎖線）をそれぞれ示す図である。
【図８】可変カム位相機構の概略構成を模式的に示す図である。
【図９】遊星歯車装置を図８のＡ−Ａ線に沿う方向から見た模式図である。
【図１０】電磁ブレーキを図８のＢ−Ｂ線に沿う方向から見た模式図である。
【図１１】可変カム位相機構により、カム位相が最遅角値に設定されているときの吸気弁のバルブリフト曲線（実線）と、カム位相が最進角値に設定されているときの吸気弁のバルブリフト曲線（２点鎖線）をそれぞれ示す図である。
【図１２】所定の制御周期ΔＴで実行される制御処理を示すフローチャートである。
【図１３】過電流判定処理を示すフローチャートである。
【図１４】可変機構制御処理を示すフローチャートである。
【図１５】エンジン始動中、目標バルブリフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄの算出に用いるテーブルの一例を示す図である。
【図１６】エンジン始動中、目標カム位相Ｃａｉｎ＿ｃｍｄの算出に用いるテーブルの一例を示す図である。
【図１７】触媒暖機制御中、目標バルブリフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄの算出に用いるマップの一例を示す図である。
【図１８】触媒暖機制御中、目標カム位相Ｃａｉｎ＿ｃｍｄの算出に用いるマップの一例を示す図である。
【図１９】通常運転中、目標バルブリフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄの算出に用いるマップの一例を示す図である。
【図２０】通常運転中、目標カム位相Ｃａｉｎ＿ｃｍｄの算出に用いるマップの一例を示す図である。
【図２１】ＴＤＣ信号の発生に同期して実行される制御処理を示すフローチャートである。
【図２２】燃料噴射制御処理を示すフローチャートである。
【図２３】点火時期制御処理を示すフローチャートである。
【図２４】通常点火時期制御処理を示すフローチャートである。
【図２５】過電流判定処理の変形例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１９４】
１    制御装置
２    ＥＣＵ（制御量検出手段、目標制御量設定手段、供給電力算出手段、負荷パラメ
ータ算出手段、第１判定手段、第２判定手段、記憶手段、リセット手段、電力パ
ラメータ判定手段、判定手段）
２ｂ  ＲＡＭ（記憶手段）
３    内燃機関
４    吸気弁
７    排気弁
２５    回動角センサ（制御量検出手段）
２８    電流センサ（電力パラメータ検出手段、電流値検出手段）
５０    可変バルブリフト機構（アクチュエータ）
Ｉｍｏｔ  電流の値（電力パラメータ）
Ｉｍｏｔ＿ｍａｘ  所定の上限値（所定のしきい値、所定電流値）
ＳＩｍｏｔ  積算値（負荷パラメータ）
ＳＩｍｏｔ＿Ｊ１  所定の第１判定値（所定の判定値）
ＳＩｍｏｔ＿Ｊ２  所定の第２判定値
Ｓｔｉｍｅ  サンプリング周期（電流が流れた時間）
Ｌｉｆｔｉｎ  バルブリフト（制御量）
Ｌｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄ  目標バルブリフト（目標制御量）
Ｌｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄ＿ｆ  フィルタ値
Ｕ＿Ｌｉｆｔｉｎ  リフト制御入力（アクチュエータへの供給電力）
Ｕ＿Ｌｉｆｔｉｎ＿ｆｓ  所定の故障時用値
ｐｏｌｅ＿ｆ＿ｌｆ  目標値フィルタ設定パラメータ（追従パラメータ）
ｐｏｌｅ＿ｆ＿ｌｆ＿Ｊ１  所定の回避用値（第１の所定値）
ｐｏｌｅ＿ｆ＿ｌｆ＿Ｓ１  所定の正常時用値（第２の所定値）
ｐｏｌｅ＿ｌｆ  切換関数設定パラメータ（外乱抑制パラメータ、応答指定パ
ラメータ）
ｐｏｌｅ＿ｌｆ＿Ｊ１  所定の回避用値（第１の所定値）
ｐｏｌｅ＿ｌｆ＿Ｓ１  所定の正常時用値（第２の所定値）
Ｅ＿ｌｆ  追従誤差（偏差）
【図１】
2006077720.tif 000014
【図２】
2006077720.tif 000015
【図３】
2006077720.tif 000016
【図４】
2006077720.tif 000017
【図５】
2006077720.tif 000018
【図６】
2006077720.tif 000019
【図７】
2006077720.tif 000020
【図８】
2006077720.tif 000021
【図９】
2006077720.tif 000022
【図１０】
2006077720.tif 000023
【図１１】
2006077720.tif 000024
【図１２】
2006077720.tif 000025
【図１３】
2006077720.tif 000026
【図１４】
2006077720.tif 000027
【図１５】
2006077720.tif 000028
【図１６】
2006077720.tif 000029
【図１７】
2006077720.tif 000030
【図１８】
2006077720.tif 000031
【図１９】
2006077720.tif 000032
【図２０】
2006077720.tif 000033
【図２１】
2006077720.tif 000034
【図２２】
2006077720.tif 000035
【図２３】
2006077720.tif 000036
【図２４】
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【図２５】
2006077720.tif 000038