(57)【要約】【課題】プラントの非線形特性が強くかつ変化するとともに、制御入力に対する制御量の感度が変化する場合でも、高レベルの制御の分解能を確保でき、高い制御精度を確保することができる制御装置を提供する。【解決手段】カム位相Ｃａｉｎを可変カム位相機構７０を介して制御する制御装置１はＥＣＵ２を備える。ＥＣＵ２は、カム位相Ｃａｉｎを目標カム位相Ｃａｉｎ＿ｃｍｄになるように制御するためのＳＬＤ制御入力Ｒｓｌｄを、式（１）〜（８）により算出し、ＳＬＤ制御入力Ｒｓｌｄを、式（１０）〜（２６）で変調することにより、可変カム位相機構７０への制御入力Ｕｃａｉｎを算出し、振幅設定値Ｒをカム位相Ｃａｉｎ、エンジン回転数ＮＥ、油圧Ｐｏｉｌおよび油温Ｔｏｉｌに応じて設定する（ステップ２１，２２，２４，２６，２７，２９，３１）。【選択図】図１０
2006233822.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御入力によりプラントの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値を設定する目標値設定手段と、
前記検出された制御量を前記設定された目標値になるように制御するための制御値を、所定の制御アルゴリズムに基づいて算出する制御値算出手段と、
当該算出された制御値を所定の変調アルゴリズムを適用したアルゴリズムで変調することにより、前記制御入力を算出する制御入力算出手段と、を備え、
当該制御入力算出手段は、前記制御入力の振幅を、前記プラントの状態を表すパラメータに応じて設定する振幅設定手段を有することを特徴とする制御装置。
【請求項２】
内燃機関の吸気カムおよび排気カムの少なくとも一方のクランクシャフトに対する位相であるカム位相を、可変カム位相機構を介して制御する制御装置であって、
前記カム位相を検出するカム位相検出手段と、
前記カム位相の目標となる目標カム位相を設定する目標カム位相設定手段と、
前記検出されたカム位相を前記設定された目標カム位相になるように制御するための制御値を、所定の制御アルゴリズムに基づいて算出する制御値算出手段と、
当該算出された制御値を所定の変調アルゴリズムを適用したアルゴリズムで変調することにより、前記可変カム位相機構への制御入力を算出する制御入力算出手段と、を備え、
当該制御入力算出手段は、前記制御入力の振幅を、前記内燃機関の運転状態を表す運転状態パラメータに応じて設定する振幅設定手段を有することを特徴とする制御装置。
【請求項３】
前記内燃機関は、吸気弁および排気弁のうちの、前記カム位相が制御される前記吸気カムおよび前記排気カムの少なくとも一方によって開閉駆動される弁のリフトを変更する可変バルブリフト機構を備えており、
前記振幅設定手段は、前記制御入力の振幅を前記弁のリフトにさらに応じて設定することを特徴とする請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記制御入力算出手段は、前記制御入力の振幅の中心となる中心値を、前記制御値に応じて設定する中心値設定手段をさらに有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の制御装置。
【請求項５】
前記所定の変調アルゴリズムは、ΔΣ変調アルゴリズム、ΣΔ変調アルゴリズムおよびΔ変調アルゴリズムのいずれかであることを特徴とする請求項１ないし３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、ヒステリシスおよび不感帯などの非線形特性を備えたプラントを制御する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の制御装置として、特許文献１に記載されたものが知られている。この制御装置は、プラントとしての可変カム位相機構を制御するものである。この可変カム位相機構は、内燃機関の吸気カムのクランクシャフトに対する位相（以下「カム位相」という）を自在に変更するものであり、オイルポンプからの供給油圧によって駆動される油圧駆動式のものである。また、制御装置は、クランクシャフトおよび吸気カムの角度位置に相当する信号をそれぞれ検出するクランク角センサおよびカム角センサと、これらのセンサの検出信号が入力されるコントローラとを備えている。
【０００３】
このコントローラでは、クランク角センサおよびカム角センサの検出信号に基づいて実際のカム位相が算出され、内燃機関の運転状態に基づいて目標カム位相が算出されるとともに、スライディングモード制御アルゴリズムにより、可変カム位相機構への制御入力が算出され、それにより、カム位相が目標カム位相に収束するように制御される。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１３２４８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記油圧駆動式の可変カム位相機構の場合、プラントとして、フリクションが大きく、ヒステリシスおよび不感帯などの非線形特性が強いことが一般的に知られている。これに対して、上記特許文献１の制御装置によれば、スライディングモード制御アルゴリズムにより制御入力が算出されるので、強い非線形特性を備えたプラントすなわち油圧駆動式の可変カム位相機構を制御した場合、その強い非線形特性に起因して、制御入力によりカム位相を微小な変化度合で制御することができず、制御の分解能が低いことで、制御精度が低いという問題点がある。
【０００６】
以上のような特許文献１の制御装置の問題点を解決できる制御装置として、本出願人は、特願２００３−２９３００９号（公開公報は未発行）に記載されたものをすでに提案している。この制御装置は、電磁駆動式の可変カム位相機構を制御するものであり、２自由度スライディングモードコントローラおよびＤＳＭコントローラを備えている。この２自由度スライディングモードコントローラでは、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、カム位相を目標カム位相に収束させるための制御値が算出される。また、ＤＳＭコントローラでは、算出された制御値を、ΔΣ変調アルゴリズムを適用したアルゴリズムによって変調することにより、可変カム位相機構への制御入力が、所定値を中心として所定振幅で頻繁に反転を繰り返すように算出される。その結果、強い非線形特性を備えた可変カム位相機構を制御する場合においても、頻繁に反転を繰り返す制御入力により、非線形特性を補償しながら、カム位相を微小な変化度合で制御でき、制御の分解能を高めることができる。
【０００７】
一方、可変カム位相機構は、内燃機関の運転状態の変化に伴って、その非線形特性が変化するという性質を備えており、特に、カム位相を変更する際、カム反力やスプロケット変動（すなわちチェーン速度変動またはクランク角速度変動）の影響を受けることで、その非線形特性が変化しやすい。例えば、カム反力やスプロケット変動が大きくなると、カム反力やスプロケット変動自体がカム位相変更力となることで、カム位相を変更する際の、制御入力に対するカム位相の感度が高くなるように変化することが多い。このように、内燃機関の燃焼状態が不安定になると、カム反力の変化やスプロケット変動が発生することで、可変カム位相機構における制御入力に対するカム位相の感度が変化してしまう。また、油圧駆動式の可変カム位相機構において、内燃機関のトルクを動力源とする油圧ポンプから油圧が供給されている場合、機関回転数が変動すると、可変カム位相機構に供給される油圧が変化することで、制御入力に対するカム位相の感度や制御入力の周波数的安定性が変化し、非線形特性も変化してしまう。
【０００８】
以上のような可変カム位相機構の非線形特性の変化を補償しようとした場合、特願２００３−２９３００９号の制御装置によれば、非線形特性の変化が大きい条件下では、制御入力の振幅をより大きな値に設定することにより、非線形特性の変化を補償することが可能である。しかし、そのようにした場合、制御入力に対する制御量の感度が低下する条件下、特に周波数的感度が低下する条件下、より詳しくは高周波遮断性が低下する条件下では、制御入力の反転状態が制御量としてのカム位相にノイズ的に反映されてしまうことで、制御の分解能が逆に低下し、制御精度が低下する可能性がある。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、プラントの非線形特性が強くかつ変化するとともに、制御入力に対する制御量の感度が変化する場合でも、高レベルの制御の分解能を確保でき、高い制御精度を確保することが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】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、制御入力Ｕｃａｉｎによりプラント９０の制御量（カム位相Ｃａｉｎ）を制御する制御装置１，１Ａ，１Ｂであって、制御量を検出する制御量検出手段（ＥＣＵ２、クランク角センサ２０、カム角センサ２２）と、制御量の目標となる目標値（目標カム位相Ｃａｉｎ＿ｃｍｄ）を設定する目標値設定手段（ＥＣＵ２、目標カム位相算出部１００）と、検出された制御量を設定された目標値になるように制御するための制御値（ＳＬＤ制御入力Ｒｓｌｄ）を、所定の制御アルゴリズム［式（１）〜（８）］に基づいて算出する制御値算出手段（ＥＣＵ２、２自由度ＳＬＤコントローラ１１０）と、算出された制御値を所定の変調アルゴリズム［式（２１）〜（２５）］を適用したアルゴリズム［式（１０）〜（２６）］で変調することにより、制御入力Ｕｃａｉｎを算出する制御入力算出手段（ＥＣＵ２、非線形フィルタ１２０、しきい値設定部１３０、リミッタ１４０、ＤＳＭコントローラ１５０、加算器１６０）と、を備え、制御入力算出手段は、制御入力の振幅（振幅設定値Ｒ）を、プラントの状態を表すパラメータ（バルブリフトＬｉｆｔｉｎ、カム位相Ｃａｉｎ、エンジン回転数ＮＥ、油圧Ｐｏｉｌ、油温Ｔｏｉｌ）に応じて設定する振幅設定手段（ＥＣＵ２、しきい値設定部１３０、ステップ２０〜２２，２４，２６，２７，２９，３１）を有することを特徴とする。
【００１１】
この制御装置によれば、検出された制御量を設定された目標値になるように制御するための制御値が、所定の制御アルゴリズムに基づいて算出され、算出された制御値を所定の変調アルゴリズムを適用したアルゴリズムで変調することにより、制御入力が算出されるので、変調された制御入力により、プラントが強い非線形特性を備えている場合でも、その非線形特性を補償することができる。これに加えて、制御入力の振幅が、プラントの状態を表すパラメータに応じて設定されるので、プラントの非線形特性および制御入力に対する制御量の感度がプラントの状態変化により変化した場合でも、そのような非線形特性および感度の変化度合に応じて、制御入力の振幅を適切に設定することができる。以上により、プラントの非線形特性が強くかつ変化するとともに、制御入力に対する制御量の感度が変化する場合でも、高レベルの制御の分解能を確保でき、高い制御精度を確保することができる（なお、本明細書における、「制御値の算出」および「制御入力の算出」などの「算出」は、プログラムにより演算することに限らず、ハードウエアによりそれらを表す電気信号を生成することを含む）。
【００１２】
請求項２に係る発明は、内燃機関３の吸気カム６および排気カム９の少なくとも一方のクランクシャフト３ｄに対する位相であるカム位相Ｃａｉｎを、可変カム位相機構７０を介して制御する制御装置１，１Ａ，１Ｂであって、カム位相Ｃａｉｎを検出するカム位相検出手段（ＥＣＵ２、クランク角センサ２０、カム角センサ２２）と、カム位相の目標となる目標カム位相Ｃａｉｎ＿ｃｍｄを設定する目標カム位相設定手段（ＥＣＵ２、目標カム位相算出部１００）と、検出されたカム位相Ｃａｉｎを設定された目標カム位相Ｃａｉｎ＿ｃｍｄになるように制御するための制御値（ＳＬＤ制御入力Ｒｓｌｄ）を、所定の制御アルゴリズム［式（１）〜（８）］に基づいて算出する制御値算出手段（ＥＣＵ２、２自由度ＳＬＤコントローラ１１０）と、算出された制御値を所定の変調アルゴリズム［式（２１）〜（２５）］を適用したアルゴリズム［式（１０）〜（２６）］で変調することにより、可変カム位相機構７０への制御入力Ｕｃａｉｎを算出する制御入力算出手段（ＥＣＵ２、非線形フィルタ１２０、しきい値設定部１３０、リミッタ１４０、ＤＳＭコントローラ１５０、加算器１６０）と、を備え、制御入力算出手段は、制御入力の振幅（振幅設定値Ｒ）を、内燃機関の運転状態を表すパラメータ（カム位相Ｃａｉｎ、エンジン回転数ＮＥ、油圧Ｐｏｉｌ、油温Ｔｏｉｌ）に応じて設定する振幅設定手段（ＥＣＵ２、しきい値設定部１３０、ステップ２１，２２，２４，２６，２７，２９，３１）を有することを特徴とする。
【００１３】
前述したように、可変カム位相機構は、非線形特性が強いものであるとともに、その非線形特性および制御入力に対するカム位相の感度は、機関回転数などの内燃機関の運転状態に応じて変化する。例えば、カム位相を変更する際、内燃機関の運転状態の変化に伴って、カム反力の変化やスプロケット変動が発生すると、制御入力に対するカム位相の感度が変化する。これに対して、この制御装置によれば、カム位相を目標カム位相になるように制御するための制御値が、所定の制御アルゴリズムに基づいて算出され、制御値を所定の変調アルゴリズムを適用したアルゴリズムで変調することにより、可変カム位相機構への制御入力が算出されるので、可変カム位相機構の強い非線形特性を補償することができる。これに加えて、制御入力の振幅が、内燃機関の運転状態を表すパラメータに応じて設定されるので、内燃機関の運転状態の変化に伴って、非線形特性および制御入力に対するカム位相の感度が変化したときでも、そのような非線形特性および感度の変化度合に応じて、制御入力の振幅を適切に設定することができる。以上により、可変カム位相機構を介してカム位相を制御する場合において、高レベルの制御の分解能を確保でき、高い制御精度を確保することができる（なお、本明細書における、「カム位相の検出」は、カム位相を、センサにより直接的に検出することに限らず、算出または推定することも含む）。
【００１４】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の制御装置１，１Ａ，１Ｂにおいて、内燃機関３は、吸気弁４および排気弁７のうちの、カム位相Ｃａｉｎが制御される吸気カム６および排気カム９の少なくとも一方によって開閉駆動される弁（吸気弁４）のリフトＬｉｆｔｉｎを変更する可変バルブリフト機構５０を備えており、振幅設定手段は、制御入力の振幅（振幅設定値Ｒ）を弁のリフトＬｉｆｔｉｎにさらに応じて設定する（ステップ２０）ことを特徴とする。
【００１５】
一般に、可変カム位相機構を介して吸気カムおよび排気カムの少なくとも一方の弁のカム位相を制御している場合において、可変バルブリフト機構により、その弁のリフトが変更されると、その影響により、可変カム位相機構において、制御入力に対するカム位相の感度が変化する。これに対して、この制御装置によれば、制御入力の振幅が弁のリフトにさらに応じて設定されるので、可変バルブリフト機構により弁のリフトが変更されたときでも、それに伴う制御入力に対するカム位相の感度の変化度合に応じて、制御入力の振幅を適切に設定することができる。その結果、制御の分解能をさらに向上させることができ、制御精度をさらに向上させることができる。
【００１６】
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３に記載の制御装置１，１Ａ，１Ｂにおいて、制御入力算出手段は、制御入力Ｕｃａｉｎの振幅の中心となる中心値Ｕｃａｉｎ＿ｃｅｎｔを、制御値（ＳＬＤ制御入力Ｒｓｌｄ）に応じて設定する中心値設定手段（ＥＣＵ２、非線形フィルタ１２０）をさらに有することを特徴とする。
【００１７】
請求項１ないし３に係る制御装置のように、制御入力が制御値を変調することにより算出される場合において、制御中において予想される制御値の変動幅が大きいとき、すなわち制御値の取りうる値の最大値と最小値との差が大きいときには、制御入力の振幅を制御値の変動幅をカバーするような大きな値に設定する必要がある。そのようにした場合、前述したように、制御入力に対する制御量またはカム位相の感度が低下する条件下では、制御入力の反転状態が制御量またはカム位相にノイズ的に反映されてしまうことで、制御の分解能が低下し、制御精度が低下する可能性がある。これに対して、この制御装置によれば、制御入力の振幅の中心となる中心値が、制御値に応じて設定されるので、制御中における制御値の変化幅が大きい場合でも、制御入力を、その制御タイミングでの制御値をカバーするような値として算出するだけでよくなることにより、制御入力の振幅を、制御値の変動幅全体をカバーするときよりも小さな値に設定することができる。その結果、請求項１に係る制御装置では、プラントの非線形特性が強くかつ変化するとともに、制御入力に対する制御量の感度が変化する場合において、制御中における制御値の変動幅が大きいときでも、高レベルの制御の分解能を確保でき、高い制御精度を確保することができる。また、請求項２または３に係る制御装置では、可変カム位相機構の非線形特性が強いとともに、制御入力に対するカム位相の感度が変化する場合において、制御値の変動幅が大きいときでも、高レベルの制御の分解能を確保でき、高い制御精度を確保することができる。
【００１８】
請求項５に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の制御装置１，１Ａ，１Ｂにおいて、所定の変調アルゴリズムは、ΔΣ変調アルゴリズム［式（２１）〜（２５）］、ΣΔ変調アルゴリズム［式（２８）〜（３３）］およびΔ変調アルゴリズム［式（３５）〜（３９）］のいずれかであることを特徴とする。
【００１９】
この制御装置によれば、制御値を、ΔΣ変調アルゴリズム、ΣΔ変調アルゴリズムおよびΔ変調アルゴリズムのいずれかを適用したアルゴリズムで変調することにより、制御入力が算出される。この場合、ΔΣ変調アルゴリズム、ΣΔ変調アルゴリズムおよびΔ変調アルゴリズムはいずれも、これらの変調アルゴリズムに入力される値が値０に近づくほど、これらの変調アルゴリズムにより算出された値の反転周波数がより高くなるという特性を備えている。一方、制御値は、請求項１に係る制御装置では、制御量を目標値になるように制御するための値であるので、制御量が目標値に近づくほど、変化しなくなる。また、請求項２または３に係る制御装置では、カム位相を目標カム位相になるように制御するための値であるので、カム位相が目標カム位相に近づくほど、変化しなくなる。したがって、ΔΣ変調アルゴリズム、ΣΔ変調アルゴリズムおよびΔ変調アルゴリズムのいずれかを適用したアルゴリズムにおいて、制御値が変化しなくなると、ΔΣ変調アルゴリズム、ΣΔ変調アルゴリズムおよびΔ変調アルゴリズムのいずれかに入力される値が値０に近づくように設定することにより、請求項１に係る制御装置では、制御量が目標値に近づくほど、請求項２または３に係る制御装置では、カム位相が目標カム位相に近づくほど、制御入力をその反転周波数がより高くなるように算出することができる。その結果、反転周波数が一定のＰＷＭまたはディザを用いることで、制御入力を算出する場合と比べて、請求項１に係る制御装置では、制御量の目標値への収束性を高めることができ、請求項２または３に係る制御装置では、カム位相の目標カム位相への収束性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら、本発明の第１実施形態に係る内燃機関の制御装置について説明する。この制御装置１は、図２に示すように、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、カム位相制御などの各種の制御処理を実行する。
【００２１】
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毎に設けられ、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１３（図２参照）などを備えている。
【００２２】
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。
【００２３】
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、吸気スプロケット（図示せず）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は、図示しないタイミングチェーン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回転する毎に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毎に設けられている。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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図示しないタイミングチェーン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回転する毎に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毎に設けられている。
【００２７】
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。
【００２８】
一方、燃料噴射弁１０は、気筒３ａ毎に設けられ、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、燃料噴射量が制御される。
【００２９】
また、点火プラグ１３も、気筒３ａ毎に設けられ、シリンダヘッド３ｃに取り付けられている。点火プラグ１３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料室内の混合気を燃焼させるように、放電状態が制御される。
【００３０】
一方、エンジン３には、クランク角センサ２０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の機関回転数（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。なお、本実施形態では、クランク角センサ２０が制御量検出手段およびカム位相検出手段に相当し、エンジン回転数ＮＥがパラメータに相当する。
【００３１】
また、エンジン３の吸気管１２には、スロットル弁機構１１が設けられている。このスロットル弁機構１１は、スロットル弁１１ａおよびこれを開閉駆動するＴＨアクチュエータ１１ｂなどを備えている。スロットル弁１１ａは、吸気管１２の途中に回動自在に設けられており、当該回動に伴う開度の変化により吸気管１２内の空気流量を変化させる。ＴＨアクチュエータ１１ｂは、ＥＣＵ２に接続されたモータにギヤ機構（いずれも図示せず）を組み合わせたものであり、ＥＣＵ２からの制御入力によって駆動されることにより、スロットル弁１１ａの開度を変化させる。
【００３２】
ＥＣＵ２は、通常運転時、スロットル弁１１ａを全開状態に保持するとともに、可変式吸気動弁機構４０の故障時またはマスタバック（図示せず）への負圧供給時には、スロットル弁１１ａの開度を制御する。
【００３３】
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。
【００３４】
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Ｌｉｆｔｉｎｍａｘと最小値Ｌｉｆｔｉｎｍｉｎとの間で無段階に変更するものであり、気筒３ａ毎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。なお、本実施形態では、バルブリフトＬｉｆｔｉｎがパラメータに相当する。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
一方、リフトアクチュエータ６０は、図５に示すように、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。このモータ６１は、ＥＣＵ２に接続され、エンジン３のヘッドカバー３ｆの外側に配置されている。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。
【００４０】
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３ｆ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。
【００４１】
さらに、短アーム６５の他端部には、前述した連結軸５９が回動自在に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。
【００４２】
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からの制御入力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。
【００４３】
その際、ＥＣＵ２の制御により、短アーム６５の回動範囲は、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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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Ｌｉｆｔｉｎｍａｘ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Ｌｉｆｔｉｎｍｉｎを示す。
【００４７】
したがって、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Ｌｉｆｔｉｎｍａｘと最小値Ｌｉｆｔｉｎｍｉｎとの間で無段階に変化させることができる。
【００４８】
また、エンジン３には、回動角センサ２１が設けられており（図２参照）、この回動角センサ２１は、回動軸６６すなわち短アーム６５の回動角を検出して、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、この回動角センサ２１の検出信号に基づき、バルブリフトＬｉｆｔｉｎを算出する。
【００４９】
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、吸気カムシャフト５のクランクシャフト３ｄに対する相対的な位相（以下「カム位相」という）Ｃａｉｎを無段階に進角側または遅角側に変更するものであり、吸気カムシャフト５の吸気スプロケット側の端部に設けられている。図８に示すように、可変カム位相機構７０は、ハウジング７１、３枚羽根式のベーン７２、油圧ポンプ７３および電磁弁機構７４などを備えている。
【００５０】
このハウジング７１は、吸気カムシャフト５上の吸気スプロケットと一体に構成されており、互いに等間隔に形成された３つの隔壁７１ａを備えている。ベーン７２は、吸気カムシャフト５の吸気スプロケット側の端部に同軸に取り付けられ、吸気カムシャフト５から外方に放射状に延びているとともに、ハウジング７１内に回転可能に収容されている。また、ハウジング７１では、隔壁７１ａとベーン７２との間に、３つの進角室７５および３つの遅角室７６が形成されている。
【００５１】
油圧ポンプ７３は、クランクシャフト３ｄに連結された機械式のものであり、クランクシャフト３ｄが回転すると、それに伴って、エンジン３のオイルパン３ｅに蓄えられた潤滑用のオイルを、油路７７ｃを介して吸い込むとともに、これを昇圧した状態で、油路７７ｃを介して電磁弁機構７４に供給する。
【００５２】
電磁弁機構７４は、スプール弁機構７４ａおよびソレノイド７４ｂを組み合わせたものであり、進角油路７７ａおよび遅角油路７７ｂを介して、進角室７５および遅角室７６にそれぞれ接続されているとともに、油圧ポンプ７３から供給された油圧Ｐｏｉｌを、進角油圧Ｐａｄおよび遅角油圧Ｐｒｔとして、進角室７５および遅角室７６にそれぞれ出力する。電磁弁機構７４のソレノイド７４ｂは、ＥＣＵ２に電気的に接続されており、ＥＣＵ２からの後述する制御入力Ｕｃａｉｎが入力された際、スプール弁機構７４ａのスプール弁体を、制御入力Ｕｃａｉｎに応じて所定の移動範囲内で移動させることにより、進角油圧Ｐａｄおよび遅角油圧Ｐｒｔをいずれも変化させる。
【００５３】
以上の可変カム位相機構７０では、油圧ポンプ７３の動作中、電磁弁機構７４が制御入力Ｕｃａｉｎに応じて作動することにより、進角油圧Ｐａｄが進角室７５に、遅角油圧Ｐｒｔが遅角室７６にそれぞれ供給され、それにより、ベーン７２とハウジング７１との間の相対的な位相が進角側または遅角側に変更される。その結果、前述したカム位相Ｃａｉｎが、最遅角値Ｃａｉｎｒｔと最進角値Ｃａｉｎａｄの間で連続的に変化し、それにより、吸気弁４のバルブタイミングは、図９に実線で示す最遅角タイミングと、図９に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。なお、後述するカム位相制御では、最遅角値Ｃａｉｎｒｔを０゜に設定し、最進角値Ｃａｉｎａｄを正の所定角度（例えば９０゜）として設定する。
【００５４】
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すなわち吸気弁４のバルブタイミングが、前述した最遅角タイミングと最進角タイミングとの間で無段階に変更される。
【００５５】
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２２（図２参照）が設けられている。このカム角センサ２２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゜）毎に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。なお、本実施形態では、カム角センサ２２が制御量検出手段およびカム位相検出手段に相当し、カム位相Ｃａｉｎが制御量およびパラメータに相当する。
【００５６】
さらに、図２に示すように、ＥＣＵ２には、油温センサ２３、油圧センサ２４、アクセル開度センサ２５およびイグニッション・スイッチ（以下「ＩＧ・ＳＷ」という）２６が接続されている。この油温センサ２３は、オイルパン３ｅ内の潤滑油の温度（以下「油温」という）Ｔｏｉｌを表す検出信号をＥＣＵ２に出力し、油圧センサ２４は、油圧ポンプ７３から電磁弁機構７４に供給される油圧Ｐｏｉｌを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。なお、本実施形態では、油温Ｔｏｉｌおよび油圧Ｐｏｉｌがパラメータに相当する。
【００５７】
また、アクセル開度センサ２５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。また、ＩＧ・ＳＷ２６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。
【００５８】
ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよびＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などからなるマイクロコンピュータで構成されており、前述した各種のセンサ２０〜２５の検出信号およびＩＧ・ＳＷ２６のＯＮ／ＯＦＦ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、エンジン３の運転状態に応じて、可変カム位相機構７０を介してカム位相Ｃａｉｎを制御する。
【００５９】
また、詳細な説明は省略するが、ＥＣＵ２は、バルブリフトＬｉｆｔｉｎを可変バルブリフト機構５０を介して制御する。具体的には、アクセル開度ＡＰおよびエンジン回転数ＮＥに応じて、目標バルブリフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄを設定し、バルブリフトＬｉｆｔｉｎを、目標バルブリフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄに収束させるように制御する。この場合、目標バルブリフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄは、アクセル開度ＡＰが大きいほどまたはエンジン回転数ＮＥが高いほど、すなわち高負荷であるほど、より大きな値に設定される。
【００６０】
なお、本実施形態では、ＥＣＵ２が、制御量検出手段、目標値設定手段、制御値算出手段、制御入力算出手段、振幅設定手段、カム位相検出手段、目標カム位相設定手段および中心値設定手段に相当する。
【００６１】
次に、本実施形態の制御装置１について説明する。図１０に示すように、この制御装置１は、プラント９０を制御するものであり、目標カム位相算出部１００、２自由度スライディングモードコントローラ（以下「２自由度ＳＬＤコントローラ」という）１１０、非線形フィルタ１２０、しきい値設定部１３０、リミッタ１４０、ＤＳＭコントローラ１５０および加算器１６０を備えており、これらはいずれも、具体的には、ＥＣＵ２により構成されている。
【００６２】
このプラント９０は、制御入力Ｕｃａｉｎが入力されることにより、制御量としてのカム位相Ｃａｉｎを出力する系として定義され、具体的には、可変カム位相機構７０を含む系に相当する。
【００６３】
まず、目標カム位相算出部１００では、エンジン回転数ＮＥおよびバルブリフトＬｉｆｔｉｎに応じて、後述するように、マップ検索により、目標カム位相Ｃａｉｎ＿ｃｍｄが算出される。なお、本実施形態では、目標カム位相算出部１００が目標値設定手段およびカム位相設定手段に相当し、目標カム位相Ｃａｉｎ＿ｃｍｄが目標値に相当する。
【００６４】
次いで、２自由度ＳＬＤコントローラ１１０について説明する。この２自由度ＳＬＤコントローラ１１０では、ＳＬＤ制御入力Ｒｓｌｄが、以下に述べる式（１）〜（８）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、カム位相Ｃａｉｎを目標カム位相Ｃａｉｎ＿ｃｍｄに収束させるための値として算出される。
【００６５】
この制御アルゴリズムでは、まず、下式（１）に示す一次遅れフィルタアルゴリズムにより、目標カム位相のフィルタ値Ｃａｉｎ＿ｃｍｄ＿ｆが算出される。同式（１）において、ＰＯＬＥ＿ｆは、目標値フィルタ設定パラメータであり、−１＜ＰＯＬＥ＿ｆ＜０の関係が成立する値に設定される。
【数１】
2006233822.tif 000003
【００６６】
この式（１）において、記号（ｋ）付きの各離散データは、後述する所定周期ΔＴでサンプリング（または算出）されたデータであることを示しており、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は今回のサンプリング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は前回のサンプリング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）を適宜省略する。
【００６７】
次いで、以下の式（２）〜（８）に示すスライディングモード制御アルゴリズムにより、ＳＬＤ制御入力Ｒｓｌｄが算出される。
【００６８】
【数２】
2006233822.tif 000004
【００６９】
上記式（２）に示すように、カム位相制御用のＳＬＤ制御入力Ｒｓｌｄは、等価制御入力Ｒｅｑ、到達則入力Ｒｒｃｈ、適応則入力Ｒａｄｐおよび非線形入力Ｒｎｌの総和として算出される。この等価制御入力Ｒｅｑは、式（３）により算出される。同式（３）において、ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２は、後述するモデルのモデルパラメータを示しており、これらは所定値に設定されている。さらに、式（３）において、ＰＯＬＥは、切換関数設定パラメータであり、−１＜ＰＯＬＥ＿ｆ＜ＰＯＬＥ＜０の関係が成立する値に設定されている。
【００７０】
また、到達則入力Ｒｒｃｈは、式（４）により算出される。この式（４）において、Ｋｒｃｈは、所定の到達則ゲインを表しており、σｓは、式（７）のように定義される切換関数である。同式（７）のｅは、式（８）のように定義される偏差である。
【００７１】
さらに、適応則入力Ｒａｄｐは、式（５）により算出され、この式（５）において、Ｋａｄｐは、所定の適応則ゲインを表している。一方、非線形入力Ｒｎｌは、式（６）により算出される。この式（６）において、Ｋｎｌは、所定の非線形ゲインを表しているとともに、ｓｇｎ（σｓ）は、符号関数を表しており、その値は、σｓ≧０のときにはｓｇｎ（σｓ）＝１となり、σｓ＜０のときにはｓｇｎ（σｓ）＝−１となる（なお、σｓ＝０のときに、ｓｇｎ（σｓ）＝０と設定してもよい）。
【００７２】
なお、以上の式（１）〜（８）は以下のように導出される。すなわち、プラント９０を、制御入力Ｕｃａｉｎに代えてＳＬＤ制御入力Ｒｓｌｄを制御入力とし、カム位相Ｃａｉｎを制御量とする系として定義するとともに、離散時間系モデルとしてモデル化すると、下式（９）が得られる。この式（９）のモデルに基づき、カム位相Ｃａｉｎが目標カム位相Ｃａｉｎ＿ｃｍｄに収束するように、目標値フィルタ型２自由度スライディングモード制御理論を適用すると、前述した式（１）〜（８）が導出される。
【数３】
2006233822.tif 000005
【００７３】
以上の２自由度ＳＬＤコントローラ１１０の制御アルゴリズムによれば、目標値フィルタ型アルゴリズムにより、カム位相Ｃａｉｎの目標カム位相Ｃａｉｎ＿ｃｍｄへの追従速度が設定されるとともに、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の目標カム位相Ｃａｉｎ＿ｃｍｄへの追従挙動が設定されるので、追従速度と追従挙動を別個に設定できるとともに、これらの追従速度と追従挙動を高いレベルで確保することができる。すなわち、ＳＬＤ制御入力Ｒｓｌｄは、可変カム位相機構７０の非線形特性が影響しない状況では、カム位相Ｃａｉｎの目標カム位相Ｃａｉｎ＿ｃｍｄへの追従速度および追従挙動をいずれも高いレベルで確保できるという制御上の優れた特性を備えた値として算出される。なお、本実施形態では、２自由度ＳＬＤコントローラ１２０が制御値算出手段に相当し、ＳＬＤ制御入力Ｒｓｌｄが制御値に相当する。
【００７４】
次に、非線形フィルタ１２０について説明する。この非線形フィルタ１２０は、制御入力Ｕｃａｉｎの振幅の中心値Ｕｃａｉｎ＿ｃｅｎｔを算出するものであり、図１１に示すように、メジアンフィルタ１２１とεフィルタ１２２を組み合わせたものである。
【００７５】
このメジアンフィルタ１２１は、２ｆ＋１（ｆは整数）個のＳＬＤ制御入力Ｒｓｌｄの値を大きさの順に並べたとき、その中央の値をフィルタ値Ｒｓｌｄ＿ｆｌｔとしてサンプリングするものであり、そのアルゴリズムは、下式（１０）のように表される。
【数４】
2006233822.tif 000006
【００７６】
なお、メジアンフィルタ１２１において、２ｆ＋１が偶数のときには、中央を挟む２つの値のいずれか、または２つの値の算術平均値をフィルタ値Ｒｓｌｄ＿ｆｌｔとしてサンプリングするようにしてもよい。
【００７７】
また、εフィルタ１２２では、メジアンフィルタ１２１によりサンプリングされたフィルタ値Ｒｓｌｄ＿ｆｌｔに、下式（１１）〜（１４）に示すフィルタリング処理を施すことにより、中心値Ｕｃａｉｎ＿ｃｅｎｔが算出される。なお、下式（１１）において、ｎは整数であり、ｍはｍ≧２ｆ＋１が成立するような整数であり、εは正の所定値である。
【数５】
2006233822.tif 000007
【００７８】
以上のように、この非線形フィルタ１２０では、メジアンフィルタ１２１とεフィルタ１２２を組み合わせた式（１０）〜（１４）のアルゴリズムにより、中心値Ｕｃａｉｎ＿ｃｅｎｔが算出される。それにより、ＳＬＤ制御入力Ｒｓｌｄがインパルス状のノイズ成分を含んでいる場合には、メジアンフィルタ１２１のフィルタリング特性により、そのようなノイズ成分の影響を回避しながら、中心値Ｕｃａｉｎ＿ｃｅｎｔを算出することができる。また、ＳＬＤ制御入力Ｒｓｌｄがステップ状に大幅に変化した場合には、εフィルタ１２２のフィルタリング特性により、中心値Ｕｃａｉｎ＿ｃｅｎｔをそのようなＳＬＤ制御入力Ｒｓｌｄの変化に対して高い追従性を示す値として算出することができる。
【００７９】
また、両フィルタ１２０，１２１の相乗効果により、ＳＬＤ制御入力Ｒｓｌｄが比較的小さい振幅のノイズ成分を含む場合でも、中心値Ｕｃａｉｎ＿ｃｅｎｔの算出において、その影響を抑制できることが本出願人の実験により確認されている。以上のように、制御入力Ｕｃａｉｎの振幅の中心となる中心値Ｕｃａｉｎ＿ｃｅｎｔは、ＳＬＤ制御入力Ｒｓｌｄのマクロ的な変化に精度良く追従するような値として算出される。なお、本実施形態では、非線形フィルタ１２０が制御入力算出手段および中心値設定手段に相当する。
【００８０】
次に、前述したしきい値設定部１３０について説明する。このしきい値算出部１３０では、後述する図１４の算出手法により、バルブリフトＬｉｆｔｉｎ、カム位相Ｃａｉｎ、エンジン回転数ＮＥ、油圧Ｐｏｉｌおよび油温Ｔｏｉｌに応じて、しきい値Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴおよび振幅設定値Ｒが算出される。このしきい値Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴは、後述するように、リミッタ１４０において、小偏差成分値Ｄｕｃａｉｎ＿Ｌおよび大偏差成分値Ｄｕｃａｉｎ＿Ｈの算出に用いられ、振幅設定値Ｒは、後述するように、ＤＳＭコントローラ１５０において、変調値Ｄｕｃａｉｎ＿Ｌ＿ｄｓｍの算出に用いられる。
【００８１】
一方、リミッタ１４０（制御入力算出手段）では、上記しきい値Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴを用い、小偏差成分値Ｄｕｃａｉｎ＿Ｌおよび大偏差成分値Ｄｕｃａｉｎ＿Ｈが、下式（１５）〜（２０）により算出される。
【００８２】
【数６】
2006233822.tif 000008
【００８３】
以上の式（１５），（１７），（１９）に示すように、小偏差成分値Ｄｕｃａｉｎ＿Ｌは、ＳＬＤ制御入力Ｒｓｌｄと中心値Ｕｃａｉｎ＿ｃｅｎｔとの偏差に、Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴを上限とし、−Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴを下限とするリミット処理を施すことにより算出される。すなわち、小偏差成分値Ｄｕｃａｉｎ＿Ｌは、ＳＬＤ制御入力Ｒｓｌｄの変動が小さく、中心値Ｕｃａｉｎ＿ｃｅｎｔに対して、しきい値Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴの絶対値を超えない範囲で変動しているときの成分に相当する。
【００８４】
また、式（１６），（１８），（２０）に示すように、大偏差成分値Ｄｕｃａｉｎ＿Ｈは、ＳＬＤ制御入力Ｒｓｌｄと中心値Ｕｃａｉｎ＿ｃｅｎｔとの偏差の絶対値が、しきい値Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴの絶対値を上回っていないときには値０として算出され、上回ったときには、上回った分の値として算出される。すなわち、大偏差成分値Ｄｕｃａｉｎ＿Ｈは、ＳＬＤ制御入力Ｒｓｌｄの変動が小さい場合には、値０として算出されるとともに、目標カム位相Ｃａｉｎ＿ｃｍｄの変動が大きいことで、ＳＬＤ制御入力Ｒｓｌｄの変動が大きい場合、すなわち制御の速応性が要求される場合には、そのようなＳＬＤ制御入力Ｒｓｌｄの値を制御入力Ｕｃａｉｎに適切に反映させるための値として算出される。なお、本実施形態では、しきい値設定部１３０が制御入力算出手段および振幅設定手段に相当する。
【００８５】
また、ＤＳＭコントローラ１５０（制御入力算出手段）では、小偏差成分値Ｄｕｃａｉｎ＿Ｌを、下式（２１）〜（２５）に示すΔΣ変調アルゴリズムを適用したアルゴリズムで変調することにより、変調値Ｄｕｃａｉｎ＿Ｌ＿ｄｓｍが算出される。
【００８６】
【数７】
2006233822.tif 000009
【００８７】
上記式（２２）に示すように、偏差δは、小偏差成分値Ｄｕｃａｉｎ＿Ｌと変調値ｕの前回値との偏差として算出される。また、式（２３）において、σは、偏差δの積分値を表している。また、式（２４）において、ｆｎｌ（σ）は、非線形関数であり、その値は、σ≧０のときにはｆｎｌ（σ）＝Ｒとなり、σ＜０のときにはｆｎｌ（σ）＝−Ｒとなるように設定される（なお、σ＝０のときには、ｆｎｌ（σ）＝０と設定してもよい）。以上の式（２１）〜（２５）を参照すると明らかなように、変調値Ｄｕｃａｉｎ＿Ｌ＿ｄｓｍは、最小値−Ｒと最大値Ｒとの間で反転を繰り返す値として算出される。
【００８８】
以上のように、ＤＳＭコントローラ１５０では、変調値Ｄｕｃａｉｎ＿Ｌ＿ｄｓｍが、小偏差成分値Ｄｕｃａｉｎ＿Ｌを、以上のアルゴリズムで変調することにより算出されるので、ＳＬＤ制御入力Ｒｓｌｄの変動が小さく、中心値Ｕｃａｉｎ＿ｃｅｎｔとの間に小偏差成分値Ｄｕｃａｉｎ＿Ｌ分の偏差しか生じていないときには、変調値Ｄｕｃａｉｎ＿Ｌ＿ｄｓｍを、ＳＬＤ制御入力Ｒｓｌｄの前述した制御上の優れた特性、すなわちカム位相Ｃａｉｎの目標カム位相Ｃａｉｎ＿ｃｍｄへの追従速度および追従挙動をいずれも高いレベルで確保できるという特性を確保しながら、可変カム位相機構７０の非線形特性を補償できる値として算出することができる。
【００８９】
一方、加算器１６０（制御入力算出手段）では、下式（２６）により制御入力Ｕｃａｉｎが算出される。
【数８】
2006233822.tif 000010
【００９０】
以上のように、制御入力Ｕｃａｉｎは、変調値Ｄｕｃａｉｎ＿Ｌ＿ｄｓｍ、大偏差成分値Ｄｕｃａｉｎ＿Ｈおよび中心値Ｕｃａｉｎ＿ｃｅｎｔの総和として算出される。この場合、中心値Ｕｃａｉｎ＿ｃｅｎｔは、前述したように、ＳＬＤ制御入力Ｒｓｌｄのマクロ的な変化に精度良く追従するような値として算出され、変調値Ｄｕｃａｉｎ＿Ｌ＿ｄｓｍは、前述したように、ＳＬＤ制御入力Ｒｓｌｄの変動が小さい場合、カム位相Ｃａｉｎの目標カム位相Ｃａｉｎ＿ｃｍｄへの追従速度および追従挙動をいずれも高いレベルで確保できるという特性を確保しながら、可変カム位相機構７０の非線形特性を補償できる値として算出される。これに加えて、大偏差成分値Ｄｕｃａｉｎ＿Ｈは、目標カム位相Ｃａｉｎ＿ｃｍｄが大幅に急変することで、ＳＬＤ制御入力Ｒｓｌｄの変動が大きい場合などの制御の速応性が要求される状況において、ＳＬＤ制御入力Ｒｓｌｄの挙動を制御入力Ｕｃａｉｎに適切に反映させ、制御の速応性を確保するための値として算出される。
【００９１】
したがって、これらの３つの値Ｄｕｃａｉｎ＿Ｌ＿ｄｓｍ，Ｄｕｃａｉｎ＿Ｈ，Ｕｃａｉｎ＿ｃｅｎｔの総和として算出される制御入力Ｕｃａｉｎは、ＳＬＤ制御入力Ｒｓｌｄの変動が小さい場合には、ＳＬＤ制御入力Ｒｓｌｄの前述した優れた制御上の特性、すなわちカム位相Ｃａｉｎの目標カム位相Ｃａｉｎ＿ｃｍｄへの追従速度および追従挙動をいずれも高いレベルで確保できるという特性を備えると同時に、変調値Ｄｕｃａｉｎ＿Ｌ＿ｄｓｍがΔΣ変調アルゴリズムを適用したアルゴリズムで変調されていることにより、可変カム位相機構７０の非線形特性を補償できる値として算出される。これに加えて、目標カム位相Ｃａｉｎ＿ｃｍｄが大幅に急変した場合などの制御の速応性が要求される状況においては、制御入力Ｕｃａｉｎに含まれる大偏差成分値Ｄｕｃａｉｎ＿Ｈにより、制御の速応性を確保できる値として算出される。なお、制御上の必要性に応じて、大偏差成分値Ｄｕｃａｉｎ＿Ｈを値０に設定し、制御入力Ｕｃａｉｎを、変調値Ｄｕｃａｉｎ＿Ｌ＿ｄｓｍと中心値Ｕｃａｉｎ＿ｃｅｎｔの総和として算出してもよい。
【００９２】
以下、ＥＣＵ２により実行されるカム位相Ｃａｉｎの制御処理について、図１２を参照しながら説明する。この処理は、所定周期ΔＴ（例えば５ｍｓｅｃ）で実行される。同図に示すように、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、吸気動弁機構故障フラグＦ＿ＶＬＶＮＧが「１」であるか否かを判別する。この吸気動弁機構故障フラグＦ＿ＶＬＶＮＧは、可変式吸気動弁機構４０が故障しているときには「１」に、正常であるときには「０」にそれぞれ設定されるものである。
【００９３】
ステップ１の判別結果がＮＯで、可変式吸気動弁機構４０が正常であるときには、ステップ２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。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・ＳＷ２６の出力状態に応じて、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。
【００９４】
このステップ２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３に進み、目標カム位相Ｃａｉｎ＿ｃｍｄを、所定の始動時用値Ｃａｉｎ＿ｃｍｄ＿ｓｔに設定する。
【００９５】
一方、ステップ２の判別結果がＮＯで、エンジン３が始動済みであるときには、ステップ４に進み、目標カム位相のマップ値Ｃａｉｎ＿ｃｍｄ＿ｍａｐを、エンジン回転数ＮＥおよびバルブリフトＬｉｆｔｉｎに応じて、図１３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、バルブリフトＬｉｆｔｉｎの所定値Ｌｉｆｔｉｎ１〜３は、Ｌｉｆｔｉｎ１＜Ｌｉｆｔｉｎ２＜Ｌｉｆｔｉｎ３の関係が成立するような値に設定されている。
【００９６】
このマップでは、目標カム位相Ｃａｉｎ＿ｃｍｄは、Ｌｉｆｔｉｎ＝Ｌｉｆｔｉｎ３の場合、すなわち高リフトで高負荷域にある場合には、エンジン回転数ＮＥが高いほど、より遅角側の値に設定されている。また、Ｌｉｆｔｉｎ＝Ｌｉｆｔｉｎ２で、中負荷である場合、目標カム位相Ｃａｉｎ＿ｃｍｄは、低回転域では、エンジン回転数ＮＥが高いほど、より進角側の値に設定されているとともに、中回転域から高回転域では、エンジン回転数ＮＥが高いほど、より遅角側の値に設定されている。さらに、Ｌｉｆｔｉｎ＝Ｌｉｆｔｉｎ１で、低負荷である場合も、目標カム位相Ｃａｉｎ＿ｃｍｄは、中負荷である場合とほぼ同様の傾向で、それよりも進角側の値に設定されている。
【００９７】
これは、高負荷かつ高回転域では、バルブリフトＬｉｆｔｉｎを高リフトに制御し、かつカム位相Ｃａｉｎを遅角側の値に制御することで、吸入空気量を増大させ、エンジントルクを増大させるためである。これに加えて、そのような制御の際、内部ＥＧＲ量の減少と、圧縮行程の初期では、吸気の慣性力によって吸気挙動が継続するので、それを充填効率の向上に利用すべく、カム位相Ｃａｉｎを遅角側の値に制御するためである。
【００９８】
また、低負荷域または低回転域では、バルブリフトＬｉｆｔｉｎを低リフトに制御し、かつカム位相Ｃａｉｎを高負荷域よりも進角側の値に制御することで、オットーサイクルよりも吸気弁４が早く閉じる早閉じのミラーサイクルを実現する。それにより、ポンピングロスを低減させるとともに、低リフト化による筒内流動を増大化させることで、燃焼の急速化を図り、燃焼効率を向上させるためである。
【００９９】
次に、ステップ５に進み、ステップ４で算出したマップ値Ｃａｉｎ＿ｃｍｄ＿ｍａｐを、目標カム位相Ｃａｉｎ＿ｃｍｄとして設定する。
【０１００】
ステップ３または５に続くステップ６では、前述した式（１）〜（８）の制御アルゴリズムにより、ＳＬＤ制御入力Ｒｓｌｄを算出する。
【０１０１】
次いで、ステップ７進み、制御入力Ｕｃａｉｎを算出した後、本プログラムを終了する。この制御入力Ｕｃａｉｎの算出処理の具体的な内容については後述する。
【０１０２】
一方、ステップ１の判別結果がＹＥＳで、可変式吸気動弁機構４０が故障しているときには、ステップ８に進み、制御入力Ｕｃａｉｎを値０に設定した後、本処理を終了する。これにより、カム位相Ｃａｉｎは最遅角値Ｃａｉｎｒｔに制御される。
【０１０３】
次に、図１４を参照しながら、前述した制御入力Ｕｃａｉｎの算出処理について説明する。この処理では、まず、ステップ２０で、バルブリフトＬｉｆｔｉｎが所定値Ｌｉｆｔｉｎ＿ｌｏｗ（例えば最大値Ｌｉｆｔｉｎｍａｘの２／５の値）より小さいか否かを判別する。
【０１０４】
この判別結果がＮＯで、バルブリフトＬｉｆｔｉｎが高リフト状態にあるときには、ステップ２１に進み、カム位相Ｃａｉｎが第１所定値Ｃａｉｎ＿ｌｏｗ１（例えば最進角値Ｃａｉｎａｄの１／６の値）より小さいか否かを判別する。すなわち、カム位相Ｃａｉｎが第１所定値Ｃａｉｎ＿ｌｏｗ１よりも遅角側の値であるか否かを判別する。
【０１０５】
ステップ２１の判別結果がＹＥＳで、カム位相Ｃａｉｎが第１所定値Ｃａｉｎ＿ｌｏｗ１よりも遅角側の値であるときには、ステップ２２に進み、エンジン回転数ＮＥに応じて、図１５に示すテーブルを検索することにより、振幅設定値Ｒおよびしきい値Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴの高リフト＆遅角域用値Ｒ＿ｔｂｌ１，Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴ＿ｔｂｌ１を算出する。
【０１０６】
同図１５に示すように、高リフト＆遅角域用値Ｒ＿ｔｂｌ１，Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴ＿ｔｂｌ１はいずれも、エンジン回転数ＮＥが低いほど、より大きい値に設定されている。逆に言えば、エンジン回転数ＮＥが高いほど、より小さい値に設定されている。これは、以下の理由による。エンジン回転数ＮＥが低い場合、ＣＡＭ信号およびＣＲＫ信号の発生間隔が長くなることで、カム位相Ｃａｉｎの検出精度が低下する。すなわち、非線形特性が変化する。したがって、変調値Ｄｕｃａｉｎ＿Ｌ＿ｄｓｍの振幅すなわち制御入力Ｕｃａｉｎの振幅をより大きい値に設定することで、カム位相Ｃａｉｎの検出精度の低下すなわち非線形特性の変化を補償し、制御精度を向上させるためである。また、油圧駆動式の可変カム位相機構７０は、カム位相Ｃａｉｎの変更時にカム反力の影響を受けるものであるとともに、エンジン回転数が高いほど、そのカム反力を受ける周期がより短くなり、単位時間当たりのエネルギが増大することで、制御入力Ｕｃａｉｎに対するカム位相Ｃａｉｎの感度が高くなるという特性を備えている。したがって、エンジン回転数ＮＥが高いほど、すなわちカム位相Ｃａｉｎの感度が高くなるほど、それに応じて、変調値Ｄｕｃａｉｎ＿Ｌ＿ｄｓｍの振幅すなわち制御入力Ｕｃａｉｎの振幅をより小さい値に設定するためである。
【０１０７】
また、高リフト＆遅角域用値Ｒ＿ｔｂｌ１，Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴ＿ｔｂｌ１は、Ｒ＿ｔｂｌ１＞Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴ＿ｔｂｌ１が成立するように設定されている。これは、前述したＳＬＤ制御入力Ｒｓｌｄが備える制御上の優れた特性を、変調値Ｄｕｃａｉｎ＿Ｌ＿ｄｓｍすなわち制御入力Ｕｃａｉｎにおいて確保するためである。すなわち、カム位相Ｃａｉｎの目標カム位相Ｃａｉｎ＿ｃｍｄへの追従速度および追従挙動をいずれも高いレベルで確保できるという特性を、制御入力Ｕｃａｉｎにおいて確保するためである。なお、これらの２つの値は、Ｒ＿ｔｂｌ１＝Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴ＿ｔｂｌ１と設定しても良く、必要性に応じて、Ｒ＿ｔｂｌ１≧Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴ＿ｔｂｌ１が成立するように設定すればよい。
【０１０８】
次いで、ステップ２３に進み、振幅設定値Ｒおよびしきい値Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴのテーブル値Ｒ＿ｔｂｌ，Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴ＿ｔｂｌをそれぞれ、ステップ２２で算出した高リフト＆遅角域用値Ｒ＿ｔｂｌ１，Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴ＿ｔｂｌ１に設定する。
【０１０９】
一方、ステップ２１の判別結果がＮＯで、カム位相Ｃａｉｎが第１所定値Ｃａｉｎ＿ｌｏｗ１と等しい値であるとき、またはそれよりも進角側の値であるときには、ステップ２４に進み、エンジン回転数ＮＥに応じて、図１６に示すテーブルを検索することにより、振幅設定値Ｒおよびしきい値Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴの高リフト＆非遅角域用値Ｒ＿ｔｂｌ２，Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴ＿ｔｂｌ２を算出する。
【０１１０】
同図１６に示すように、高リフト＆非遅角域用値Ｒ＿ｔｂｌ２，Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴ＿ｔｂｌ２はいずれも、前述した図１５の説明で述べたのと同じ理由により、エンジン回転数ＮＥが低いほど、より大きい値に設定されている。
【０１１１】
また、図１６および図１５を比較すると明らかなように、高リフト＆遅角域用値Ｒ＿ｔｂｌ１，Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴ＿ｔｂｌ１の方が、高リフト＆非遅角域用値Ｒ＿ｔｂｌ２，Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴ＿ｔｂｌ２よりも小さい値に設定されている（Ｒ＿ｔｂｌ２＞Ｒ＿ｔｂｌ１，Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴ＿ｔｂｌ２＞Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴ＿ｔｂｌ１）。これは、バルブリフトＬｉｆｔｉｎが高リフト状態にある場合、カム位相Ｃａｉｎが遅角側に制御されていると、充填効率が高まり、トルクが増大するのに伴って、クランク角速度変動が大きくなることで、制御入力Ｕｃａｉｎに対するカム位相Ｃａｉｎの感度が高くなるので、それに応じて、変調値Ｄｕｃａｉｎ＿Ｌ＿ｄｓｍの振幅すなわち制御入力Ｕｃａｉｎの振幅をより小さい値に設定するためである。
【０１１２】
さらに、高リフト＆非遅角域用値Ｒ＿ｔｂｌ２，Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴ＿ｔｂｌ２は、Ｒ＿ｔｂｌ２＞Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴ＿ｔｂｌ２が成立するように設定されている。これは、前述した理由による。
【０１１３】
次いで、ステップ２５に進み、振幅設定値Ｒおよびしきい値Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴのテーブル値Ｒ＿ｔｂｌ，Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴ＿ｔｂｌをそれぞれ、ステップ２４で算出した高リフト＆非遅角域用値Ｒ＿ｔｂｌ２，Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴ＿ｔｂｌ２に設定する。
【０１１４】
一方、ステップ２０の判別結果がＹＥＳで、バルブリフトＬｉｆｔｉｎが低リフトに設定されているときには、ステップ２６に進み、カム位相Ｃａｉｎが第２所定値Ｃａｉｎ＿ｌｏｗ２（例えば最進角値Ｃａｉｎａｄの１／２の値）より小さいか否かを判別する。すなわち、カム位相Ｃａｉｎが第２所定値Ｃａｉｎ＿ｌｏｗ２よりも遅角側の値であるか否かを判別する。
【０１１５】
ステップ２６の判別結果がＹＥＳで、カム位相Ｃａｉｎが第２所定値Ｃａｉｎ＿ｌｏｗ２よりも遅角側の値であるときには、ステップ２７に進み、エンジン回転数ＮＥに応じて、図１７に示すテーブルを検索することにより、振幅設定値Ｒおよびしきい値Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴの低リフト＆遅角域用値Ｒ＿ｔｂｌ３，Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴ＿ｔｂｌ３を算出する。
【０１１６】
同図１７に示すように、低リフト＆遅角域用値Ｒ＿ｔｂｌ３，Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴ＿ｔｂｌ３はいずれも、前述した理由により、エンジン回転数ＮＥが低いほど、より大きい値に設定されている。また、低リフト＆遅角域用値Ｒ＿ｔｂｌ３，Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴ＿ｔｂｌ３は、前述した理由により、Ｒ＿ｔｂｌ３＞Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴ＿ｔｂｌ３が成立するように設定されている。
【０１１７】
さらに、図１７と前述した図１５，１６を比較すると明らかなように、低リフト＆遅角域用値Ｒ＿ｔｂｌ３，Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴ＿ｔｂｌ３は、Ｒ＿ｔｂｌ３＞Ｒ＿ｔｂｌ２＞Ｒ＿ｔｂｌ１，Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴ＿ｔｂｌ３＞Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴ＿ｔｂｌ２＞Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴ＿ｔｂｌ１が成立するような値に設定されている。これは、前述したように、バルブリフトＬｉｆｔｉｎが低リフトにあるときには、高リフトにあるときと比べて、目標カム位相Ｃａｉｎ＿ｃｍｄがより進角側の値に設定されることにより（図１３参照）、カム位相Ｃａｉｎがより進角側に制御されるので、それに応じて、変調値Ｄｕｃａｉｎ＿Ｌ＿ｄｓｍの振幅すなわち制御入力Ｕｃａｉｎの振幅をより大きな値に設定するためである。
【０１１８】
次いで、ステップ２８に進み、振幅設定値Ｒおよびしきい値Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴのテーブル値Ｒ＿ｔｂｌ，Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴ＿ｔｂｌをそれぞれ、ステップ２７で算出した低リフト＆遅角域用値Ｒ＿ｔｂｌ３，Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴ＿ｔｂｌ３に設定する。
【０１１９】
一方、ステップ２６の判別結果がＮＯで、カム位相Ｃａｉｎが第２所定値Ｃａｉｎ＿ｌｏｗ２と等しい値であるとき、またはそれよりも進角側の値であるときには、ステップ２９に進み、エンジン回転数ＮＥに応じて、図１８に示すテーブルを検索することにより、振幅設定値Ｒおよびしきい値Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴの低リフト＆進角域用値Ｒ＿ｔｂｌ４，Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴ＿ｔｂｌ４を算出する。
【０１２０】
同図１８に示すように、低リフト＆進角域用値Ｒ＿ｔｂｌ４，Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴ＿ｔｂｌ４はいずれも、前述した理由により、エンジン回転数ＮＥが低いほど、より大きい値に設定されている。
【０１２１】
また、図１８と図１７を比較すると明らかなように、低リフト＆進角域用値Ｒ＿ｔｂｌ４，Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴ＿ｔｂｌ４の方が、低リフト＆遅角域用値Ｒ＿ｔｂｌ３，Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴ＿ｔｂ３よりも小さい値に設定されている（Ｒ＿ｔｂｌ４＜Ｒ＿ｔｂｌ３，Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴ＿ｔｂｌ４＜Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴ＿ｔｂｌ３）。これは、以下の理由による。すなわち、カム位相Ｃａｉｎが進角域側にあるときには、遅角域側にあるときと比べて、内部ＥＧＲ量がより増大し、クランク角速度変動が大きくなることで、制御入力Ｕｃａｉｎに対するカム位相Ｃａｉｎの感度が高くなるので、それに応じて、変調値Ｄｕｃａｉｎ＿Ｌ＿ｄｓｍの振幅すなわち制御入力Ｕｃａｉｎの振幅をより小さい値に設定するためである。
【０１２２】
さらに、低リフト＆進角域用値Ｒ＿ｔｂｌ４，Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴ＿ｔｂｌ４は、前述した理由により、Ｒ＿ｔｂｌ４＞Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴ＿ｔｂｌ４が成立するように設定されている。
【０１２３】
以上のステップ２３、２５、２８または３０に続くステップ３１では、油温Ｔｏｉｌおよび油圧Ｐｏｉｌに応じて、図１９に示すマップを検索することにより、補正係数Ｋｄｕｃａｉｎを算出する。同図において、油圧の所定値Ｐｏｉｌ１〜３は、Ｐｏｉｌ１＜Ｐｏｉｌ２＜Ｐｏｉｌ３の関係が成立するような値に設定されている。
【０１２４】
このマップでは、補正係数Ｋｄｕｃａｉｎは、値１以上の値に設定されているとともに、油温Ｔｏｉｌが低いほど、または油圧Ｐｏｉｌが低いほど、より大きな値に設定されている。これは、可変カム位相機構７０に供給される油温Ｔｏｉｌが低い場合、粘性抵抗がより大きくなることで、制御入力Ｕｃａｉｎに対するカム位相Ｃａｉｎの応答遅れがより大きくなる（すなわち非線形特性が強くなる）ので、それを補償すべく、制御入力Ｕｃａｉｎの振幅をより大きな値に設定するためである。また、油圧Ｐｏｉｌが低い場合にも、制御入力Ｕｃａｉｎに対するカム位相Ｃａｉｎの応答遅れがより大きくなる（すなわち非線形特性が強くなる）ので、それを補償すべく、制御入力Ｕｃａｉｎの振幅をより大きな値に設定するためである。
【０１２５】
次いで、ステップ３２で、しきい値Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴをテーブル値Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴ＿ｔｂｌと補正係数Ｋｄｕｃａｉｎとの積に設定するとともに、振幅設定値Ｒをテーブル値Ｒ＿ｔｂｌと補正係数Ｋｄｕｃａｉｎとの積に設定する。
【０１２６】
次に、ステップ３３に進み、前述した式（１０）〜（２６）のアルゴリズムにより、制御入力Ｕｃａｉｎを算出した後、本処理を終了する。
【０１２７】
次に、図２０，２１を参照しながら、本実施形態の制御装置１によるカム位相Ｃａｉｎの制御結果について説明する。まず、図２０は、バルブリフトＬｉｆｔｉｎを所定の低リフトに保持するとともに、目標カム位相Ｃａｉｎ＿ｃｍｄを最遅角値Ｃａｉｎｒｔに近い所定値Ｃａｉｎ１と、進角側の所定値Ｃａｉｎ２，Ｃａｉｎ３（Ｃａｉｎ１＜Ｃａｉｎ２＜Ｃａｉｎ３）との間でほぼ矩形波状に変化させた場合の制御結果を示している。
【０１２８】
同図を参照すると明らかなように、カム位相Ｃａｉｎが所定値Ｃａｉｎ１に制御されているとき（ｔ０〜ｔ１，ｔ４〜ｔ５）には、カム位相Ｃａｉｎが所定値Ｃａｉｎ２またはＣａｉｎ３に制御されているとき（ｔ２〜ｔ３，ｔ６〜ｔ７）と比べて、制御入力Ｕｃａｉｎがより小さな振幅の値に設定されている。これは、前述したように、バルブリフトＬｉｆｔｉｎが低リフトである場合、カム位相Ｃａｉｎが進角域側にあるときには、遅角域側にあるときと比べて、内部ＥＧＲ量がより増大し、クランク角速度変動が大きくなることで、制御入力Ｕｃａｉｎに対するカム位相Ｃａｉｎの感度が高くなるので、それに応じて、制御入力Ｕｃａｉｎの振幅がより小さい値に設定されることによる。
【０１２９】
また、図２１は、バルブリフトＬｉｆｔｉｎおよび目標カム位相Ｃａｉｎ＿ｃｍｄを所定の一定値に保持するとともに、制御入力Ｕｃａｉｎの振幅を変化させたときの制御結果を示している。同図において、時刻ｔ１１〜ｔ１２の制御結果が本実施形態の制御アルゴリズムによるものであり、時刻ｔ１０〜ｔ１１の制御結果は、制御入力Ｕｃａｉｎの振幅を本実施形態の制御アルゴリズムによって算出された値よりも意図的に小さく設定した場合のものを示しており、時刻ｔ１２以降の制御結果は、制御入力Ｕｃａｉｎの振幅を本実施形態の制御アルゴリズムによって算出された値よりも意図的に大きく設定した場合のものを示している。同図を参照すると明らかなように、制御入力Ｕｃａｉｎの振幅を、可変カム位相機構７０における制御入力Ｕｃａｉｎに対するカム位相Ｃａｉｎの感度および非線形特性に応じた適切な値に設定した場合にのみ、制御の分解能および制御精度をいずれも高いレベルで確保できる一方、制御入力Ｕｃａｉｎの振幅を、そのような適切な値よりも小さく設定したり、大きく設定したりすると、制御の分解能および制御精度がいずれも低下することが判る。
【０１３０】
以上のような本実施形態の制御装置１によれば、ＳＬＤ制御入力Ｒｓｌｄが、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ＳＬＤ制御入力Ｒｓｌｄを用い、ΔΣ変調アルゴリズムを適用した変調アルゴリズムにより、可変カム位相機構７０への制御入力Ｕｃａｉｎが算出される。この場合、ＳＬＤ制御入力Ｒｓｌｄは、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ので、可変カム位相機構７０の非線形特性が影響しない状況では、カム位相Ｃａｉｎの目標カム位相Ｃａｉｎ＿ｃｍｄへの追従速度および追従挙動をいずれも高いレベルで確保できる特性を備えた値として算出される。
【０１３１】
また、制御入力Ｕｃａｉｎは、変調値Ｄｕｃａｉｎ＿Ｌ＿ｄｓｍ、大偏差成分値Ｄｕｃａｉｎ＿Ｈおよび中心値Ｕｃａｉｎ＿ｃｅｎｔの総和として算出される。この中心値Ｕｃａｉｎ＿ｃｅｎｔは、前述したように、非線形フィルタ１２０のフィルタリング特性により、ＳＬＤ制御入力Ｒｓｌｄのマクロ的な変化に精度良く追従するような値として算出される。また、変調値Ｄｕｃａｉｎ＿Ｌ＿ｄｓｍは、前述したように、ＳＬＤ制御入力Ｒｓｌｄの変動が小さい場合、カム位相Ｃａｉｎの目標カム位相Ｃａｉｎ＿ｃｍｄへの追従速度および追従挙動をいずれも高いレベルで確保できるという特性を確保しながら、可変カム位相機構７０の非線形特性を補償できる値として算出される。これに加えて、大偏差成分値Ｄｕｃａｉｎ＿Ｈは、制御の速応性が要求される状況で、それを確保できる値として算出されるとともに、それ以外の状況では値０として算出される。
【０１３２】
したがって、これらの３つの値Ｄｕｃａｉｎ＿Ｌ＿ｄｓｍ，Ｄｕｃａｉｎ＿Ｈ，Ｕｃａｉｎ＿ｃｅｎｔの総和として算出される制御入力Ｕｃａｉｎを用いることにより、カム位相制御において、ＳＬＤ制御入力Ｒｓｌｄの変動が小さい場合には、可変カム位相機構７０の非線形特性を補償しながら、カム位相Ｃａｉｎの目標カム位相Ｃａｉｎ＿ｃｍｄへの追従速度および追従挙動をいずれも高いレベルで確保できる。その結果、カム位相制御において、高レベルの制御の分解能を確保でき、高い制御精度を確保することができる。これに加えて、ＳＬＤ制御入力Ｒｓｌｄの変動が大きく、制御の速応性が要求される状況では、制御入力Ｕｃａｉｎに含まれる大偏差成分値Ｄｕｃａｉｎ＿Ｈにより、そのような速応性を確保できる。
【０１３３】
さらに、しきい値Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴおよび振幅設定値Ｒが、バルブリフトＬｉｆｔｉｎ、カム位相Ｃａｉｎ、エンジン回転数ＮＥ、油圧Ｐｏｉｌおよび油温Ｔｏｉｌに応じて算出されるとともに、そのように算出されたしきい値Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴおよび振幅設定値Ｒを用いることで、変調値Ｄｕｃａｉｎ＿Ｌ＿ｄｓｍすなわち制御入力Ｕｃａｉｎが算出されるので、制御入力Ｕｃａｉｎにより、これらのパラメータの変化に伴う可変カム位相機構７０の非線形特性の変化、および制御入力Ｕｃａｉｎに対するカム位相Ｃａｉｎの感度の変化を適切に補償することができる。それにより、制御の分解能をより高めることができ、制御精度を向上させることができる。
【０１３４】
これに加えて、中心値Ｕｃａｉｎ＿ｃｅｎｔがＳＬＤ制御入力Ｒｓｌｄのマクロ的な変化に精度良く追従するような値として算出されるので、変調された制御入力の振幅の中心値が変化しない従来の場合と比べて、制御入力Ｕｃａｉｎの振幅をより小さい値に設定することができる。その結果、ＳＬＤ制御入力Ｒｓｌｄの変動幅が大きいときでも、高レベルの制御の分解能を確保でき、高い制御精度を確保することができる。
【０１３５】
さらに、変調値Ｄｕｃａｉｎ＿Ｌ＿ｄｓｍの算出アルゴリズムとして、ΔΣ変調アルゴリズムを適用したアルゴリズムを用いているので、ΔΣ変調アルゴリズムの特性により、小偏差成分値Ｄｕｃａｉｎ＿Ｌが値０に近づくほど、すなわちカム位相Ｃａｉｎが目標カム位相Ｃａｉｎ＿ｃｍｄに近い状況にあって、ＳＬＤ制御入力Ｒｓｌｄが変動しなくなるほど、制御入力Ｕｃａｉｎの反転周波数がより高くなる。その結果、反転周波数が一定のＰＷＭまたはディザにより変調された制御入力Ｕｃａｉｎを用いる場合と比べて、カム位相Ｃａｉｎの目標カム位相Ｃａｉｎ＿ｃｍｄへの収束性を高めることができる。
【０１３６】
なお、第１実施形態の非線形フィルタ１２０は、メジアンフィルタ１２１とεフィルタ１２２を組み合わせたものであるが、非線形フィルタとして、メジアンフィルタ１２１に代えて移動平均フィルタを用いたもの、すなわち移動平均フィルタとεフィルタ１２２を組み合わせたものを用いてもよい。この場合、移動平均フィルタのアルゴリズムは、下式（２７）のように表され、同式（２７）のｍａは、整数であり、ｍ≧ｍａ＋１が成立するように設定される。
【０１３７】
【数９】
2006233822.tif 000011
【０１３８】
以上のように、移動平均フィルタとεフィルタ１２２を組み合わせ非線形フィルタを用いた場合でも、前述した非線形フィルタ１２０と同様の作用効果を得ることができる。すなわち、ＳＬＤ制御入力Ｒｓｌｄにおけるインパルス状のノイズの影響を回避しながら、中心値Ｕｃａｉｎ＿ｃｅｎｔを算出することができるとともに、ＳＬＤ制御入力Ｒｓｌｄがステップ状に大幅に変化した場合でも、中心値Ｕｃａｉｎ＿ｃｅｎｔをそのようなＳＬＤ制御入力Ｒｓｌｄの変化に対して高い追従性を示す値として算出することができる。また、ＳＬＤ制御入力Ｒｓｌｄが比較的小さい振幅のノイズを含む場合でも、中心値Ｕｃａｉｎ＿ｃｅｎｔの算出において、その影響を抑制するとができる。
【０１３９】
また、第１実施形態は、振幅設定値Ｒおよびしきい値Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴのテーブル値を、テーブル検索により算出するとともに、算出に用いるテーブルを、バルブリフトＬｉｆｔｉｎおよびカム位相Ｃａｉｎに応じて切り換えた例であるが、振幅設定値Ｒおよびしきい値Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴの算出手法はこれに限らず、これらの値を、バルブリフトＬｉｆｔｉｎ、カム位相Ｃａｉｎおよびエンジン回転数ＮＥに応じて算出する手法であればよい。例えば、振幅設定値Ｒおよびしきい値Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴのマップ値が、カム位相Ｃａｉｎおよびエンジン回転数ＮＥに応じて設定された複数のマップを、バルブリフトＬｉｆｔｉｎに応じて切り換えるようにしてもよい。
【０１４０】
さらに、第１実施形態は、本発明の制御装置を、プラントとしての油圧駆動式の可変カム位相機構７０を制御するものに適用した例であるが、本願発明の制御装置はこれに限らず、非線形特性を備えた様々な産業機器を制御するものに適用可能である。例えば、本発明の制御装置を、電磁駆動式の可変カム位相機構を介してカム位相Ｃａｉｎを制御するものや、可変バルブリフト機構５０を介してバルブリフトＬｉｆｔｉｎを制御するものに適用してもよい。
【０１４１】
また、第１実施形態は、制御装置１を、吸気弁４のカム位相Ｃａｉｎを変更する可変カム位相機構７０の制御に適用した例であるが、本発明の制御装置はこれに限らず、排気カム６のクランクシャフト３ｄに対する位相を変更する機構にも適用可能である。
【０１４２】
次に、図２２を参照しながら、本発明の第２実施形態に係る制御装置１Ａについて説明する。なお、以下の説明では、第１実施形態と同じ構成に関しては、同じ符号を付すとともに、その説明は省略する。同図に示すように、この制御装置１Ａも、カム位相Ｃａｉｎを制御するものであり、前述した第１実施形態の制御装置１と比べると、制御装置１のＤＳＭコントローラ１５０に代えて、ＳＤＭコントローラ２５０を備えている点が異なっているとともに、それに伴って、加算器２６０における制御入力Ｕｃａｉｎの算出アルゴリズムが加算器１６０のものと異なっている。したがって、以下の説明では、これらの異なる点についてのみ説明する。
【０１４３】
このＳＤＭコントローラ２５０では、以下の式（２８）〜（３３）に示すΣΔ変調アルゴリズムを適用したアルゴリズムで変調することにより、変調値Ｄｕｃａｉｎ＿Ｌ＿ｓｄｍが算出される。
【０１４４】
【数１０】
2006233822.tif 000012
【０１４５】
また、加算器２６０では、下式（３４）により、制御入力Ｕｃａｉｎが算出される。
【数１１】
2006233822.tif 000013
【０１４６】
以上のような第２実施形態の制御装置１Ａによれば、ＳＤＭコントローラ２５０により、変調値Ｄｕｃａｉｎ＿Ｌ＿ｓｄｍが算出され、それを用いて制御入力Ｕｃａｉｎが算出されるので、前述した制御装置１と同様の作用効果を得ることができる。特に、ΣΔ変調アルゴリズムも、ΔΣ変調アルゴリズムと同様に、小偏差成分値Ｄｕｃａｉｎ＿Ｌが値０に近づくほど、すなわちカム位相Ｃａｉｎが目標カム位相Ｃａｉｎ＿ｃｍｄに近づくことで、ＳＬＤ制御入力Ｒｓｌｄが変動しなくなるほど、制御入力Ｕｃａｉｎの反転周波数がより高くなるという特性を備えているので、反転周波数が一定のＰＷＭまたはディザにより変調された制御入力Ｕｃａｉｎを用いる場合と比べて、カム位相Ｃａｉｎの目標カム位相Ｃａｉｎ＿ｃｍｄへの収束性を高めることができる。
【０１４７】
次に、図２３を参照しながら、本発明の第３実施形態に係る制御装置１Ｂについて説明する。なお、以下の説明では、第１実施形態と同じ構成に関しては、同じ符号を付すとともに、その説明は省略する。本実施形態の制御装置１Ｂも、カム位相Ｃａｉｎを制御するものであり、前述した第１実施形態の制御装置１と比べると、ＤＳＭコントローラ１５０に代えてＤＭコントローラ３５０を備えている点が異なっているとともに、それに伴って、加算器３６０における制御入力Ｕｃａｉｎの算出アルゴリズムが加算器１６０のものと異なっている。したがって、以下の説明では、これらの異なる点についてのみ説明する。
【０１４８】
このＤＭコントローラ３５０では、以下の式（３５）〜（３９）に示すΔ変調アルゴリズムを適用したアルゴリズムで変調することにより、変調値Ｄｕｃａｉｎ＿Ｌ＿ｄｍが算出される。
【０１４９】
【数１２】
2006233822.tif 000014
【０１５０】
また、加算器３６０では、下式（４０）により、制御入力Ｕｃａｉｎが算出される。
【数１３】
2006233822.tif 000015
【０１５１】
以上のような第３実施形態の制御装置１Ｂによれば、ＤＭコントローラ３５０により、変調値Ｄｕｃａｉｎ＿Ｌ＿ｄｍが算出され、それを用いて制御入力Ｕｃａｉｎが算出されるので、前述した制御装置１と同様の作用効果を得ることができる。特に、Δ変調アルゴリズムも、ΔΣ変調アルゴリズムと同様に、小偏差成分値Ｄｕｃａｉｎ＿Ｌが値０に近づくほど、すなわちカム位相Ｃａｉｎが目標カム位相Ｃａｉｎ＿ｃｍｄに近づくことで、ＳＬＤ制御入力Ｒｓｌｄが変動しなくなるほど、制御入力Ｕｃａｉｎの反転周波数がより高くなるという特性を備えているので、反転周波数が一定のＰＷＭまたはディザにより変調された制御入力Ｕｃａｉｎを用いる場合と比べて、カム位相Ｃａｉｎの目標カム位相Ｃａｉｎ＿ｃｍｄへの収束性を高めることができる。
【０１５２】
なお、以上の各実施形態は、ΔΣ変調アルゴリズム、ΣΔ変調アルゴリズムおよびΔ変調アルゴリズムを適用したアルゴリズムによって、制御値を変調することにより、制御入力Ｕｃａｉｎを算出した例であるが、制御入力の算出に用いる変調アルゴリズムはこれに限らず、制御値を変調することにより、制御入力を算出できるものであればよい。例えば、変調アルゴリズムとして、ＰＷＭ（Pulse wave Modulation）アルゴリズムや、ディザにより制御値を変調するアルゴリズムを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１５３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る制御装置が適用され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模式的に示す図である。
【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位置にある状態と（ｂ）最小リフト位置にあ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】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１０】制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１１】非線形フィルタの概略構成を示すブロック図である。
【図１２】カム位相制御処理を示すフローチャートである。
【図１３】目標カム位相のマップ値Ｃａｉｎ＿ｃｍｄ＿ｍａｐの算出に用いるマップの一例を示す図である。
【図１４】制御入力Ｕｃａｉｎの算出処理を示すフローチャートである。
【図１５】振幅設定値Ｒおよびしきい値Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴの高リフト＆遅角域用値Ｒ＿ｔｂｌ１，Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴ＿ｔｂｌ１の算出に用いるテーブルの一例を示す図である。
【図１６】振幅設定値Ｒおよびしきい値Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴの高リフト＆非遅角域用値Ｒ＿ｔｂｌ２，Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴ＿ｔｂｌ２の算出に用いるテーブルの一例を示す図である。
【図１７】振幅設定値Ｒおよびしきい値Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴの低リフト＆遅角域用値Ｒ＿ｔｂｌ３，Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴ＿ｔｂｌ３の算出に用いるテーブルの一例を示す図である。
【図１８】振幅設定値Ｒおよびしきい値Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴの低リフト＆進角域用値Ｒ＿ｔｂｌ４，Ｄｕｃａｉｎ＿ＬＭＴ＿ｔｂｌ４の算出に用いるテーブルの一例を示す図である。
【図１９】補正係数Ｋｄｕｃａｉｎの算出に用いるマップの一例を示す図である。
【図２０】カム位相の制御結果の一例を示すタイミングチャートである。
【図２１】制御入力Ｕｃａｉｎを意図的に変化させた場合の制御結果例を示すタイミングチャートである。
【図２２】第２実施形態に係る制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２３】第３実施形態に係る制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１５４】
１，１Ａ，１Ｂ  制御装置
２    ＥＣＵ（制御量検出手段、目標値設定手段、制御値算出手段、制御入力
算出手段、振幅設定手段、カム位相検出手段、目標カム位相設定手段、
中心値設定手段）
３    内燃機関
３ｄ  クランクシャフト
４    吸気弁
６    吸気カム
７    排気弁
９    排気カム
２０    クランク角センサ（制御量検出手段、カム位相検出手段）
２２    カム角センサ（制御量検出手段、カム位相検出手段）
５０    可変バルブリフト機構
７０    可変カム位相機構
９０    プラント
１００    目標カム位相算出部（目標値設定手段、目標カム位相設定手段）
１１０    ２自由度ＳＬＤコントローラ（制御値算出手段）
１２０    非線形フィルタ（制御入力算出手段、中心値設定手段）
１３０    しきい値設定部（制御入力算出手段、振幅設定手段）
１４０    リミッタ（制御入力算出手段）
１５０    ＤＳＭコントローラ（制御入力算出手段）
１６０    加算器（制御入力算出手段）
２５０    ＳＤＭコントローラ（制御入力算出手段）
２６０    加算器（制御入力算出手段）
３５０    ＤＭコントローラ（制御入力算出手段）
３６０    加算器（制御入力算出手段）
Ｒｓｌｄ  ＳＬＤ制御入力（制御値）
Ｕｃａｉｎ  制御入力
Ｕｃａｉｎ＿ｃｅｎｔ  中心値                
Ｃａｉｎ  カム位相（制御量、パラメータ）
Ｃａｉｎ＿ｃｍｄ  目標カム位相（目標値）
Ｒ  振幅設定値（制御入力の振幅）
Ｌｉｆｔｉｎ  吸気弁のリフト（パラメータ）
ＮＥ  エンジン回転数（パラメータ）
Ｐｏｉｌ  油圧（パラメータ）
Ｔｏｉｌ  油温（パラメータ）
【図１】
2006233822.tif 000016
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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