(57)【要約】【課題】ノイズの振動周波数と制御周波数とが近い場合においても制御軸作動角検出値から振動ノイズを有効に除去可能な制御装置を提供する。【解決手段】直流モータの駆動力を入力とし制御軸作動角を出力とする可変動弁装置を制御対象としてこの制御対象の応答を、バルブリフト特性毎に直流モータの駆動力を制御軸作動角で除した値から算出したバネ定数Ｋ（θCS）に基づいて設定し、この制御対象の応答を用いて前記制御対象を制御する可変動弁装置の制御装置において、前記直流モータの駆動力と前記制御対象の応答とを用いて前記制御軸作動角を推定する制御軸作動角推定手段（６２ａ）と、この制御軸作動角推定値（θCS0）と制御軸作動角検出値（θCS）とからハイパスフィルタ（６３ｃ）を用いて振動ノイズ（ＮCS）を検出する。【選択図】図１２
2008157177.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御軸を有しバルブスプリングに連繋したリンク機構を、バルブスプリングの反力に抗し前記制御軸と連結されている直流モータを駆動して前記制御軸を作動させることによりバルブリフト特性を可変に制御し、かつ、直流モータの駆動力と制御軸作動角との関係が非線形な特性を有する可変動弁装置の制御装置であって、直流モータの駆動力を入力とし制御軸作動角を出力とする可変動弁装置を制御対象としてこの制御対象の応答を、前記バルブリフト特性毎に直流モータの駆動力を制御軸作動角で除した値から算出したバネ定数に基づいて設定し、この制御対象の応答を用いて前記制御対象を制御する可変動弁装置の制御装置において、
前記制御軸作動角を検出する制御軸作動角検出手段と、
前記直流モータの駆動力と前記制御対象の応答ＧPとを用いて前記制御軸作動角を推定する制御軸作動角推定手段と、
これら制御軸作動角検出値と制御軸作動角推定値とからハイパスフィルタを用いて制御軸作動角検出値に生じる振動ノイズを検出するノイズ検出手段と
を備えることを特徴とする可変動弁装置の制御装置。
【請求項２】
前記制御軸作動角検出値から前記振動ノイズを減算することを特徴とする請求項１に記載の可変動弁装置の制御装置。
【請求項３】
前記ハイパスフィルタのカットオフ周波数をエンジン回転速度に応じて変更することを特徴とする請求項１に記載の可変動弁装置の制御装置。
【請求項４】
前記制御軸作動角が規範応答に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部と、
規範応答の目標作動角を演算する目標作動角演算部と、
前記制御軸作動角検出値がこの目標作動角と一致するように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部と、
このフィードバック補償出力を前記フィードフォワード補償出力に加算する加算手段と
を備え、
前記加算した値を前記制御対象への入力とすると共に、前記ハイパスフィルタのカットオフ周波数の下限値を前記規範応答の周波数とすることを特徴とする請求項１に記載の可変動弁装置の制御装置。
【請求項５】
前記制御軸作動角検出値と前記制御軸作動角推定値とを用いて前記制御軸作動角推定手段の入力を補正することを特徴とする請求項１に記載の可変動弁装置の制御装置。
【請求項６】
前記直流モータの駆動力として直流モータに与える電流指令値を用いることを特徴とする請求項１から５までのいずれか一つに記載の可変動弁装置の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸・排気バルブのリフト特性（バルブ作動角、バルブリフト量）を連続的に可変制御可能な可変動弁装置の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
制御軸を有しバルブスプリングに連繋したリンク機構を、バルブスプリングの反力に抗し前記制御軸と連結されている直流モータを駆動して前記制御軸を作動させることによりバルブリフト特性を可変に制御し、かつ、直流モータの駆動力と制御軸作動角との関係が非線形な特性を有する可変動弁装置の制御装置であって、直流モータの駆動力を入力とし制御軸作動角を出力とする可変動弁装置を制御対象としてこの制御対象の応答ＧP（ｓ）を、前記バルブリフト特性毎に直流モータの駆動力を制御軸作動角で除した値から算出したバネ定数Ｋ（θCS）に基づいて設定し、この制御対象の応答ＧP（ｓ）を用いて前記制御対象を制御するものがある（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−２８２９００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、可変動弁装置を制御対象として、上記の制御軸作動角の検出値が目標値と一致するようにフィードバック制御を行う場合に、制御量である制御軸作動角の検出部にエンジン回転に同期した振動ノイズが入力される。このノイズが加わった制御軸作動角の検出値をフィードバック制御信号として用いた場合、フィードバック補正量がノイズ成分を増幅し、制御軸作動角が振動的になるため、フィードバックゲインを大きく設定できず、応答性を高めることに限界があった。
【０００４】
また、振動ノイズにより制御軸と連結されている直流モータの回転速度を正確に検出できないため、逆起電力の推定が困難となり直流モータに与える電流指令値に誤差が生じ制御軸作動角の制御精度の低下につながっていた。
【０００５】
これに対し、上記特許文献１の技術では、振動ノイズに応じた周波数帯のゲインを低下させるフィルタ（エリミネーションフィルタ）を用いて振動ノイズを除去している。
【０００６】
しかしながら、振動ノイズの周波数帯と制御周波数帯とが非常に近い場合、制御軸作動角の検出が遅れることから制御性能が著しく悪化してしまうという問題点があった。例えば、エンジン回転速度が６００ｒｐｍのとき、ノイズの振動周波数は５Ｈｚであるが、制御周波数（規範応答）は１Ｈｚから６Ｈｚまでを要求するので、制御周波数が５Ｈｚの付近で上記の問題が生じることとなる。
【０００７】
そこで本発明は、ノイズの振動周波数と制御周波数とが近い場合においても制御軸作動角検出値から振動ノイズを有効に除去可能な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】
【０００８】
本発明は、制御軸を有しバルブスプリングに連繋したリンク機構を、バルブスプリングの反力に抗し前記制御軸と連結されている直流モータを駆動して前記制御軸を作動させることによりバルブリフト特性を可変に制御し、かつ、直流モータの駆動力と制御軸作動角との関係が非線形な特性を有する可変動弁装置の制御装置であって、直流モータの駆動力を入力とし制御軸作動角を出力とする可変動弁装置を制御対象としてこの制御対象の応答ＧP（ｓ）を、前記バルブリフト特性毎に直流モータの駆動力を制御軸作動角で除した値から算出したバネ定数Ｋ（θCS）に基づいて設定し、この制御対象の応答ＧP（ｓ）を用いて前記制御対象を制御する可変動弁装置の制御装置において、前記制御軸作動角を検出する制御軸作動角検出手段を備え、前記直流モータの駆動力と前記制御対象の応答ＧP（ｓ）とを用いて前記制御軸作動角を推定し、この制御軸作動角推定値（θCS0）と制御軸作動角検出値（θCS）とからハイパスフィルタを用いて制御軸作動角検出値に生じる振動ノイズ（ＮCS）を検出するように構成する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、制御軸を有しバルブスプリングに連繋したリンク機構を、バルブスプリングの反力に抗し前記制御軸と連結されている直流モータを駆動して前記制御軸を作動させることによりバルブリフト特性を可変に制御し、かつ、直流モータの駆動力と制御軸作動角との関係が非線形な特性を有する可変動弁装置の制御装置であって、直流モータの駆動力を入力とし制御軸作動角を出力とする可変動弁装置を制御対象としてこの制御対象の応答ＧP（ｓ）を、前記バルブリフト特性毎に直流モータの駆動力を制御軸作動角で除した値から算出したバネ定数Ｋ（θCS）に基づいて設定し、この制御対象の応答ＧP（ｓ）を用いて前記制御対象を制御する可変動弁装置の制御装置において、前記制御軸作動角を検出する制御軸作動角検出手段を備え、前記直流モータの駆動力と前記制御対象の応答ＧP（ｓ）とを用いて前記制御軸作動角を推定し、この制御軸作動角推定値（θCS0）と制御軸作動角検出値（θCS）とからハイパスフィルタを用いて制御軸作動角検出値に生じる振動ノイズ（ＮCS）を検出するので、エンジン回転速度に同期したノイズを検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１〜図３は、吸気バルブが最大リフトを迎えるクランク角度位置を変えることなく、バルブリフト量及びバルブ作動角を変化させ得る可変動弁装置の一実施形態を示している。図１は可変動弁装置の平面図、図２は可変動弁装置の要部断面図、図３は可変動弁装置の駆動部を示す構成図である。なお、図１では排気バルブ側（図１の下側）の構成を省略して示していない。
【００１２】
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（カム軸）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（エンジン）のクランクシャフトに連動して回転する。
【００１３】
駆動軸１１の外周には、吸気バルブ（又は排気バルブ）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、吸気バルブ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。
【００１４】
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。
【００１５】
駆動軸１１の斜め上方には、図１に示したように制御軸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によりエンジンの運転状態に応じて所定の回転速度範囲で回転，保持される。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
次に、制御軸１４を回動，保持する駆動部２０の構成を説明する。
【００１９】
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、制御軸位置決めコントローラ５０からの制御信号により駆動される直流モータ２６が取り付けられており、この直流モータ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（制御軸作動角）を検出する制御軸作動角センサ２３が取り付けられており、この制御軸作動角センサ２３の出力は、前記制御軸位置決めコントローラ５０に入力され、該制御軸作動角センサ２３で検出された制御軸１４の作動角に基づいて、直流モータ２６がフィードバック制御される。
【００２０】
このような構成により、エンジン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がエンジンの回転に連動して開閉作動する。
【００２１】
また、エンジンの運転状態に応じて直流モータ２６の出力軸２６ａが所定の角度だけ回転駆動されると、ウォームギヤ２４，ウォームホイール２１を介して制御軸１４が所定の角度（作動角）回動して、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、吸気バルブ１９のリフト特性が変化する。より具体的には、制御軸１４の作動角が大側に回動され、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、バルブリフト特性の変位であるバルブリフト量及びバルブ作動角が大きくなる。
【００２２】
次に、可変動弁装置の動作特性を考察する。
【００２３】
図４，図５を参照して、ロッカアーム１６の他端部１６ｂには、吸気バルブ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。
【００２４】
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。
【００２５】
制御軸１４が所定の回転角度（作動角）に保持された状態では、図４に示すように、揺動カム１８が最も高バルブ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。
【００２６】
ここで、図６に示すように、合成反力Ｆ３は、バルブリフト量（バルブ作動角）の増大に応じて増大する[図６左側：最小バルブ作動角、図６中央：中間バルブ位置、図６右側：最大バルブ作動角]が、腕長さｒ１は、偏心カム１２の回転にしたがって、最小バルブ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。したがって、合成反力Ｆ３と腕長さｒ１との積であるトルクＴ１は、制御軸作動角θに対して非線形な特性を有する。
【００２７】
図７は、制御軸の作動角θCS（吸気バルブのバルブリフト量、バルブ作動角と相関）と直流モータ２６を流れる駆動電流ｉCS（トルクＴ１に比例）との関係を示す。図７において制御軸作動角θCSがゼロのときバルブリフト量（バルブ作動角）が最小となり、制御軸作動角θCSが６０のときバルブリフト量（バルブ作動角）が最大となる。
【００２８】
ここで、上記非線形な制御軸作動角θCS−駆動電流ｉCSの特性に対し、制御軸作動角θCS毎のバネ定数Ｋ（θCS）を下式のように定義して算出し、そのバネ定数Ｋ（θCS）を用いて制御対象である可変動弁装置の応答をモデル化し、制御軸１４の位置決め制御を行う。
【００２９】
Ａ（θCS）＝ｉCS／θCS                                  …（補１）
Ｋ（θCS）＝Ａ（θCS）・ＫT                             …（補２）
ただし、ＫT：直流モータ２６のトルク定数、
図７の特性から（補１）式より制御軸作動角θCSに対する駆動電流ｉCSの係数Ａ（θCS）を算出し、この係数Ａ（θCS）に基づいて（補２）式によりバネ定数Ｋ（θCS）を算出する。算出されたバネ定数Ｋ（θCS）を制御軸作動角θCS毎に割り付けて図８に示す制御軸作動角−バネ定数の特性を内容とするテーブルを作成する。上記（補１）式、（補２）式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制御軸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、可変動弁装置を後述するようにモデル化することが可能となる。
【００３０】
図９は、制御軸位置決めコントローラ５０の機能構成を示す制御ブロック図である。位置決めコントローラ５０は、動特性補償部６１、応答性補正部６２、振動ノイズ除去演算部６３を有している。
【００３１】
なお図１〜図３に示した直流モータ２６を有する可変動弁装置が制御対象６０で、制御対象６０の入力は直流モータ２６に与える電流指令値ｉCSC、出力（制御量）は制御軸作動角θCSである。この制御軸作動角θCSは、制御軸作動角センサ２３により検出可能である。
【００３２】
本実施形態では電流指令値ｉCSCから制御軸作動角θCSまでの制御対象６０を２次振動系と仮定したとき、制御対象モデルの応答（動特性および静特性）を、次式に示すような０次／２次（分母が２次、分子が０次）で表す。
【００３３】
【数１】
2008157177.tif 000003
【００３４】
ただし、Ｊ        ：可変動弁装置のイナーシャ、
Ｄ        ：可変動弁装置の粘性抵抗、
ＫT       ：直流モータ２６のトルク定数、
Ｋ（θCS）：バネ定数、
θCS      ：制御軸作動角、
バネ定数Ｋ（θCS）と制御軸作動角θCSとの関係は上述した図７に示すように非線形な関係を有しており、制御軸作動角θCSから図７を内容とするテーブルを検索することによりバネ定数Ｋ（θCS）を演算する。
【００３５】
従って、電流指令値ｉCSCとこの制御対象モデルの応答ＧP（ｓ）を用いれば制御軸作動角θCSを次式で表すことができる。
【００３６】
θCS＝ＧP（ｓ）・ｉCSC                                 …（補３）
ここで、（１）式右辺の分母、分子から分母のＪをなくすことを考えると、（補３）式は次式のように表すことができる。
【００３７】
【数２】
2008157177.tif 000004
【００３８】
以上のことを踏まえて図９に示される各要素について説明する。
【００３９】
まず、動特性補償部６１はいわゆるフィードフォワード補償器であり、設計者が希望する制御軸作動角の応答である規範応答ＧT（ｓ）が次式で与えられているとする。
【００４０】
【数３】
2008157177.tif 000005
【００４１】
ここで、（３）式の規範応答ＧT（ｓ）も２次振動系である。こうして規範応答ＧT（ｓ）が決まると、動特性補償部６１での応答ＧFF（ｓ）（＝ＧT（ｓ）／ＧP（ｓ））が次式のように定まる。
【００４２】
【数４】
2008157177.tif 000006
【００４３】
（４）式より動特性補償部６１は２次／２次フィルタで構成される。動特性補償部６１では制御軸作動角がこの規範応答ＧT（ｓ）で追従するように次の式に基づいて動特性補償出力ｉCSFFを算出する。
【００４４】
ｉCSFF＝ＧFF（ｓ）・ｉCSFF                               …（補４）
次に、応答性補正部６２は目標作動角演算器６２ａと動特性補償出力補償器６２ｂとから構成されている。目標作動角演算器６２ａでは到達作動角θCSTを入力とし、上記（３）式の規範応答ＧT（ｓ）を用いて次の式により目標作動角θCSMを算出する。
【００４５】
【数５】
2008157177.tif 000007
【００４６】
目標作動角θCSMは、制御軸作動角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。
【００４７】
（５）式、つまり規範応答ＧT（ｓ）に式おける減衰比ζと固有角周波数（角速度）ωとは設計者が希望する制御軸作動角の応答に応じて設定する。なお、到達作動角θCSTはエンジンの運転条件（アクセル開度とエンジン回転速度）により予め定まっている。
【００４８】
減算器６２ｂでは目標作動角θCSMからの偏差量θCSERRを次の式により算出する。
【００４９】
【数６】
2008157177.tif 000008
【００５０】
ここで、（６）式右辺のθCSFBは後述する補償入力作動角である。
【００５１】
動特性補償出力補償器６２ｃは積分特性を有し、制御対象６０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る。積分特性を有するフィルタの例として次の式に示す応答ＧFB（ｓ）があげられる。
【００５２】
【数７】
2008157177.tif 000009
【００５３】
（７）式右辺のＰおよびＩは安定性が補償されている比例ゲインおよび積分ゲインである。動特性補償出力補償器６２ｃでは上記（６）式の偏差量θERRから応答ＧFB（ｓ）を用いて次の式から動特性補償出力補正値ｉCSFBは算出する。
【００５４】
【数８】
2008157177.tif 000010
【００５５】
加算器６２ｄでは、この動特性補償出力補正値ｉCSFBと動特性補償出力ｉCSFFとを加算して、つまり次の式により電流指令値ｉCSCを算出する。
【００５６】
【数９】
2008157177.tif 000011
【００５７】
また、図１０に示すように可変動弁装置の制御軸作動角が動き始めるのに必要な駆動電流（オフセット電流）は、エンジン回転速度が大きい場合と小さい場合とで相違することから、エンジン回転速度Ｎｅと、制御軸作動角の変化方向（「大側」とは制御軸作動角が大きくなる側つまりバルブリフト（バルブ作動角）が大きくなる側、「小側」とは制御軸作動角が小さくなる側つまりバルブリフト（バルブ作動角）が小さくなる側のことである。）に基づいて図１１を内容とするマップを検索することによりオフセット電流ｏｆｓｅｔ ｉを演算し、このオフセット電流を（９）式の電流指令値ｉCSCに加えた値を改めて電流指令値とする、つまり次式により電流指令値ｉCSCを計算する。
【００５８】
【数１０】
2008157177.tif 000012
【００５９】
（９）式または（１０）式から算出される電流指令値ｉCSCを直流モータに与える電流指令値として用いることにより、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制御軸作動角の応答が得られることとなる。
【００６０】
次に、振動ノイズ除去演算部６３を説明する。振動ノイズ除去演算部６３が設けられている理由は次の通りである。すなわち、駆動軸１１（カム軸）がエンジン回転に同期して回転する際に、駆動軸１１の回転と同じ周波数（周期）のトルク変動が制御軸１４に加わり、振動ノイズに伴う制御軸作動角の変動として検出される。詳細には、図９において振動ノイズの含まれた制御軸作動角θCSをそのままフィードバック信号として、図９の減算器６２ｂに入力させると、直流モータ２６を駆動する駆動制御信号を振動させ、直流モータ２６のモータ軸が細かく振動する。この結果、
〈１〉ブラシの摩耗が早くなり直流モータ２６の耐久性を低下させる、
〈２〉直流モータのメカニカルリンク部で振動音が生じる、
〈３〉フィードバックゲインを上げられない
等の問題が生じる。フィードバックゲインを上げることができないと、制御軸作動角の応答性を高めることができず、また振動を増幅してしまい、制御軸作動角の動きが振動的になる。つまり、制御軸作動角センサ２３により検出される制御軸作動角から振動ノイズを除去する必要があるため、振動ノイズ除去演算部６３が設けられているわけである。
【００６１】
振動ノイズ除去演算部６３についてはさらに図１２の制御ブロック図を参照して説明する。振動ノイズ除去演算部６３は制御軸作動角推定器６３ａ、減算器６３ｂ、制御軸作動角ノイズ検出器６３ｃ、減算器６３ｄから構成されている。
【００６２】
まず制御軸作動角推定器６３ａでは、電流指令値ｉCSCを入力し、制御対象モデルの応答ＧP（ｓ）を用いて次の式により制御軸作動角推定値θCS0を算出する。
【００６３】
ｉCS0＝ＧP（ｓ）・ｉCSC                                 …（補４）
上記（２）式を参照すれば、（補４）式は次のように書き換えられる。
【００６４】
【数１１】
2008157177.tif 000013
【００６５】
減算器６３ｂではこの制御軸作動角推定値θCS0と制御軸作動角θCSとを用いて作動角偏差θCSERRを次の式により算出する。
【００６６】
【数１２】
2008157177.tif 000014
【００６７】
この作動角偏差θCSERRには、上述したようにノイズ成分が含まれている。そこで、制御軸作動角ノイズ検出器６３ｃでは、この作動角偏差θCSERRを入力として制御軸作動角ノイズＮCSを次の式により算出する。
【００６８】
【数１３】
2008157177.tif 000015
【００６９】
（１３）式のＴＨは時定数である。（１３）式より制御軸作動角ノイズ検出器６３ｃは具体的にはハイパスフィルタである。
【００７０】
減算器６３ｄでは、制御軸作動角θCSからこの制御軸作動角ノイズＮCSを差し引くことにより、つまり次の式により制御軸作動角から振動ノイズを除去した制御軸作動角である補償入力作動角θCSFBを算出する。
【００７１】
【数１４】
2008157177.tif 000016
【００７２】
ここで、上記（１３）式の時定数ＴＨの算出方法を説明する。
【００７３】
まず、エンジン回転速度から図１３に示す内容のマップを検索することにより、ハイパスフィルタである制御軸作動角ノイズ検出器６３ｃのカットオフ周波数ｆcを演算する。図１３に示したようにノイズ検出器６３ｃのカットオフ周波数ｆcはエンジン回転速度が大きくなるほど大きくなる値である。ただし、カットオフ周波数を大きくするといっても上限値があるため、上限値に達した後は回転速度が大きくなっても一定としている。また、アイドル回転速度以下にはエンジン回転速度は低下しないので、アイドル回転速度のときのカットオフ周波数を下限値としている。
【００７４】
次に、上記（３）式に示した規範応答ＧT（ｓ）のカットオフ周波数ｆcrefを固有角周波数（角速度）ωを用いると次式により算出することができる。
【００７５】
【数１５】
2008157177.tif 000017
【００７６】
この算出した規範応答ＧT（ｓ）のカットオフ周波数ｆcrefと、制御軸作動角ノイズ検出器６３ｃのカットオフ周波数ｆcとを比較し、ノイズ検出器６３ｃのカットオフ周波数ｆcが規範応答ＧT（ｓ）のカットオフ周波数ｆcrefより小さい場合には、ノイズ検出器６３ｃのカットオフ周波数ｆcを規範応答ＧT（ｓ）のカットオフ周波数ｆcrefとする。つまり、ノイズ検出器６３ｃのカットオフ周波数ｆcの下限値を規範応答ＧT（ｓ）のカットオフ周波数ｆcrefとし、その制限されたカットオフ周波数ｆc（＝ｆcref）を用いて次式によりハイパスフィルタに用いる時定数ＴＨを算出する。
【００７７】
【数１６】
2008157177.tif 000018
【００７８】
ノイズ検出器６３ｃのカットオフ周波数ｆcが規範応答のカットオフ周波数ｆcrefより小さい場合にノイズ検出器６３ｃのカットオフ周波数ｆcを規範応答のカットオフ周波数ｆcrefに制限する理由は、次の通りである。すなわち、ハイパスフィルタでは、カットオフ周波数ｆcを超える信号がノイズＮCSとなって通され、制御対象６０からの出力（θCS）から除かれることとなる。つまり、ノイズ検出器６３ｃのカットオフ周波数ｆcが規範応答のカットオフ周波数ｆcrefより小さい場合に、ノイズ検出器６３ｃのカットオフ周波数ｆcをそのままカットオフ周波数としたのでは、規範応答のカットオフ周波数ｆcrefで決まっている必要な信号もノイズＮCSとして通してしまい減算器６３ｄで除かれることになる、言い替えると必要な信号が欠落してしまうことになるのでこれを避けるためである。
【００７９】
一方、ノイズ検出器６３ｃのカットオフ周波数ｆcが規範応答のカットオフ周波数ｆcref以上である場合には必要な信号が欠落してしまうことがないので、ノイズ検出器６３ｃのカットオフ周波数ｆcをそのまま用いて上記の（１６）式によりハイパスフィルタに用いる時定数ＴＨを算出する。
【００８０】
振動ノイズ除去演算部６３の構成は、図１２に限られるものでない。図１４は、第２実施形態の振動ノイズ除去演算部６３の制御ブロック図で、第１実施形態の図１２と置き換わるものである。
【００８１】
第２実施形態は、第１実施形態に対して、制御対象と制御対象モデルとの誤差、つまりモデル誤差を補正する制御対象モデル補正部６３ｅを追加したものである。
【００８２】
ここで、制御対象モデル補正部６３ｅは、図１４に示したように減算器６３ｆ、積分特性を有するフィルタ６３ｇ、加算器６３ｈで構成されている。まず、減算器６３ｆでは、制御軸作動角θCSと、制御軸作動角推定値θCS0とを用いて作動角偏差θCSERR（＝θCS−θCS0）を上記（１２）式と同じに算出し、フィルタ６３ｇでこの作動角偏差θCSERRから次式により電流指令値補正値ｉCSERRを算出する。
【００８３】
【数１７】
2008157177.tif 000019
【００８４】
（１７）式の比例ゲインＰ0および積分ゲインＩ0は上記（８）式の比例ゲインＰおよび積分ゲインＩと同じ値とする。
【００８５】
加算器６３ｈでは電流指令値ｉCSCにこの電流指令値補正値ｉCSERRを加算し、この加算後の値を制御軸作動角推定器６３ａの入力とする。制御対象モデル６３ａでは、電流指令値ｉCSCに電流指令値補正値ｉCSERRを加算した値と、上記（２）式に示す制御対象モデルの応答ＧP（ｓ）とを用い、次の式により制御軸作動角推定値θCS0を算出する。
【００８６】
【数１８】
2008157177.tif 000020
【００８７】
ここで、本実施形態の作用効果を図１５〜図２４を参照して説明する。
【００８８】
まず図１５〜図１７は制御周波数とノイズ周波数とが遠い場合のシミュレーション結果を示す。すなわち、図１５は振動ノイズ除去演算部６３（ノイズフィルタ）がない制御軸作動角検出値を用いたフィードバック制御装置により、図１６は振動ノイズ除去演算部６３としてエリミネーションフィルタ６５を用いた従来例の制御装置（図２５参照）により、図１７は第１、第２の実施形態の制御装置により、規範応答ＧT（ｓ）の制御周波数が３Ｈｚ、ノイズの周波数が１６Ｈｚの運転状態で、到達作動角θCSTをステップ的に変化させた場合に、制御軸作動角θCS、電流指令値ｉCSC、直流モータ２６のモータ回転角がどのように応答するのかを示している。なお、図１５〜図１７の右半分にはモータ回転角の応答のうち一部を拡大して示している。図１５ではノイズに同期して駆動電流（ｉCSC）が振動的になっており、これに伴いモータ回転角および制御軸作動角θCSも振動する。図１６ではエリミネーションフィルタ処理によりノイズによる駆動電流の振動を抑えている。図１７では第１、第２の実施形態のフィルタ処理により駆動電流の振動をさらに抑制していることがわかる。図１８にはエリミネーションフィルタ６５の周波数特性を実線で、（１３）式に示したハイパスフィルタの周波数特性を破線で重ねて示している。エリミネーションフィルタ６５のカットオフ周波数はここではノイズ周波数と同じ１６Ｈｚとしている。
【００８９】
次に、図１９〜図２１には従来例の問題点である制御周波数とノイズ周波数とが近い場合のシミュレーション結果を示す。すなわち、図１９はノイズフィルタがない制御軸作動角検出値を用いたフィードバック制御装置により、図２０は振動ノイズ除去演算部６３としてエリミネーションフィルタ６５を用いた従来例の制御装置により、図２１は第１、第２の実施形態の制御装置により、規範応答ＧT（ｓ）の制御周波数が３Ｈｚ、ノイズの周期が５Ｈｚの運転状態で、到達作動角θCSTをステップ的に変化させた場合に、制御軸作動角θCS、電流指令値ｉCSC、モータ回転角がどのように応答するのかを示している。ここでも、図１９〜図２１の右半分にはモータ回転角の応答のうち一部を拡大して示している。図１９ではノイズに同期して駆動電流が振動的になっている。図２０では制御軸作動角θCSが発散している。図２１では制御軸作動角θCSが発散することがなく、効果的にノイズによる駆動電流の振動を抑えている。図２２にはエリミネーションフィルタ６５の周波数特性を実線で、（１３）式に示したハイパスフィルタの周波数特性を破線で重ねて示している。エリミネーションフィルタ６５のカットオフ周波数はここではノイズ周波数と同じ５Ｈｚとしている。
【００９０】
このように、確かに制御周波数とノイズ周波数とが遠い場合においては振動ノイズ除去演算部６３としてエリミネーションフィルタ６５を用いた従来例の制御装置でも問題ないのであるが、制御周波数とノイズ周波数とが近い場合になると、振動ノイズ除去演算部６３としてエリミネーションフィルタ６５を用いた従来例の制御装置によれば制御軸作動角θCSが発散するという問題が生じるのに対して、振動ノイズ除去演算部６３としてハイパスフィルタを用いた第１、第２の実施形態によれば、制御周波数とノイズ周波数とが近い場合においても制御軸作動角θCSが発散することがなく、効果的にノイズによる駆動電流の振動を抑えることができるのである。
【００９１】
一方、図２３は制御対象と制御対象モデルに誤差が生じた状態での第１実施形態の制御装置により、図２４は制御対象と制御対象モデルに誤差が生じた状態での第２実施形態の制御装置により、規範応答ＧT（ｓ）の制御周波数が３Ｈｚ、振動ノイズ周波数が１６Ｈｚの運転状態で、到達作動角θCSTをステップ的に変化させた場合に、制御軸作動角θCS、電流指令値ｉCSC、（１３）式の制御軸作動角ノイズＮCSがどのように応答するのかを示している。図２３では駆動電流の振動は抑制できているが、制御軸作動角ノイズＮCSにモデル化誤差の影響が表れ（図２３最下段参照）、規範応答（目標作動角θCSM）に対し制御軸作動角θCSが到達作動角θCSTを超えてオーバーシュートしている（図２３最上段参照）。図２４では駆動電流の振動が抑えられると共に、制御軸作動角ノイズＮCSからモデル化誤差の影響が小さくされており、規範応答（目標作動角θCSM）に対し制御軸作動角θCSが良好に追従している。
【００９２】
このように第１、第２の実施形態（請求項１に記載の発明）によれば、制御軸１４を有しバルブスプリングに連繋したリンク機構を、バルブスプリングの反力に抗し制御軸１４と連結されている直流モータ２６を駆動して制御軸１４を作動させることによりバルブリフト特性を可変に制御し、かつ、直流モータ２６に与える電流指令値ｉCSC（直流モータ２６の駆動力）と制御軸作動角θCSとの関係が非線形な特性（図５参照）を有する可変動弁装置の制御装置であって、直流モータ２６に与える電流指令値ｉCSCを入力とし制御軸作動角θCSを出力とする可変動弁装置を制御対象としてこの制御対象の応答ＧP（ｓ）を、バルブリフト特性毎に直流モータ２６に与える電流指令値ｉCSCを制御軸作動角θCSで除した値から算出したバネ定数Ｋ（θCS）に基づいて設定し（（２）式参照）、この制御対象の応答ＧP（ｓ）を用いて制御対象を制御する可変動弁装置の制御装置（図９参照）において、制御軸作動角を検出する制御軸作動角センサ２３（制御軸作動角検出手段）を備え、図１２に示したように、制御軸作動角推定器６３ａが直流モータ２６に与える電流指令値ｉCSCと制御対象６０の応答ＧP（ｓ）とを用いて制御軸作動角を制御軸作動角推定器６３ａが推定し（（１１）式参照）、これら制御軸作動角検出値（θCS）と制御軸作動角推定値θCS0とから制御軸作動角ノイズ検出器６３ｃ（ハイパスフィルタ）を用いて制御軸作動角検出値に生じる振動ノイズＮCSを検出するので、エンジン回転速度に同期したノイズを検出することができる。
【００９３】
第１、第２の実施形態（請求項２に記載の発明）によれば、図１２に示したように、減算器６３ｄが制御軸作動角位検出値（θCS）から振動ノイズＮCSを減算するので、ノイズの振動周波数と制御周波数とが近い場合においても、制御軸作動角検出値から振動ノイズを遅れなく除去することができ安定かつ高応答な制御性能を確保できる。
【００９４】
振動ノイズを検出する際に、制御対象と制御対象モデルとの間にモデル誤差がある場合には振動ノイズにモデル誤差の影響が表れる（図２３参照）。第１、第２の実施形態（請求項３に記載の発明）によれば、制御軸作動角ノイズ検出器６３ｃ（ハイパスフィルタ）のカットオフ周波数ｆcをエンジン回転速度に応じエンジン回転速度が高いほど大きくするので（図１３参照）、このモデル誤差の影響が制御周波数帯に表れないようにすることができる（図２４参照）。
【００９５】
第１、第２の実施形態（請求項４に記載の発明）によれば、図９に示したように、制御軸作動角が規範応答ＧT（ｓ）に追従するように動特性補償出力ｉCSFF（フィードフォワード補償出力）を算出する動特性補償部６１（フィードフォワード補償部）と、規範応答ＧT（ｓ）の目標作動角θCSMを演算する目標作動角演算器６２ａ（目標作動角演算部）と、制御軸作動角検出値（θCS）がこの目標作動角θCSMと一致するように動特性補償出力補正値ｉCSFB（フィードバック補償出力）を算出する動特性補償出力補償器６２ｃ（フィードバック補償部）と、この動特性補償出力補正値ｉCSFBを動特性補償出力ｉCSFFに加算する加算器６２ｄ（加算手段）とを備え、前記加算した値（ｉCSFF＋ｉCSFB）を制御対象６０への入力とすると共に、制御軸作動角ノイズ検出器６３ｃ（ハイパスフィルタ）のカットオフ周波数ｆcの下限値を規範応答ＧT（ｓ）の周波数ｆcrefとするので、必要な信号が欠落してしまうのを避けることができる。
【００９６】
第２実施形態（請求項５に記載の発明）によれば、図１４に示したように、制御対象モデル補正部６３ｅを設け、制御軸作動角検出値（θCS）と制御軸作動角推定値θCS0とを用いて制御軸作動角推定器６３ａ（制御軸作動角推定手段）の入力を補正するので、制御対象モデルにモデル化誤差があっても、振動ノイズＮCSの検出精度を向上できる。
【００９７】
請求項１に記載の制御軸作動角推定手段の機能は図１２の制御軸作動角推定器６３ａにより、ノイズ検出手段の機能は図１２の制御軸作動角ノイズ検出器６３ｃにより果たされている。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】可変動弁装置の平面図。
【図２】可変動弁装置の要部断面図。
【図３】可変動弁装置の駆動部を示す構成図。
【図４】可変動弁装置の作用を説明するための図。
【図５】可変動弁装置の制御軸及び制御カムを示す構成図。
【図６】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】制御軸作動角と駆動電流の関係を示す特性図。
【図８】制御軸作動角に対するバネ定数の特性図。
【図９】本発明の第１実施形態の制御軸位置決めコントローラのブロック図。
【図１０】制御軸作動角に対するオフセット電流の特性図。
【図１１】エンジン回転速度に対するオフセット電流の特性図。
【図１２】第１実施形態の振動ノイズ除去演算部のブロック図。
【図１３】制御軸作動角ノイズ検出器のカットオフ周波数の特性図。
【図１４】第２実施形態の振動ノイズ除去演算部のブロック図。
【図１５】振動ノイズ除去演算部がない制御軸作動角検出値を用いたフィードバック制御装置により規範応答の制御周波数３Ｈｚ、ノイズ周波数１６Ｈｚの運転状態で到達作動角をステップ変化させた場合におけるシミュレーション結果を示す波形図。
【図１６】振動ノイズ除去演算部としてエリミネーションフィルタを用いた従来例の制御装置により規範応答の制御周波数３Ｈｚ、ノイズ周波数１６Ｈｚの運転状態で到達作動角をステップ変化させた場合におけるシミュレーション結果を示す波形図。
【図１７】第１実施形態の制御装置により規範応答の制御周波数３Ｈｚ、ノイズ周波数１６Ｈｚの運転状態で到達作動角をステップ変化させた場合におけるシミュレーション結果を示す波形図。
【図１８】規範応答の制御周波数３Ｈｚ、ノイズ周波数１６Ｈｚの運転状態で到達作動角をステップ変化させた場合におけるエリミネーションフイルタとハイパスフィルタの周波数応答を重ねて示した特性図。
【図１９】振動ノイズ除去演算部がない制御軸作動角検出値を用いたフィードバック制御装置により規範応答の制御周波数とノイズの周波数が近い運転状態で到達作動角をステップ変化させた場合におけるシミュレーション結果を示す波形図。
【図２０】は振動ノイズ除去演算部６３としてエリミネーションフィルタを用いた従来例の制御装置により規範応答の制御周波数とノイズの周波数が近い運転状態で到達作動角をステップ変化させた場合におけるシミュレーション結果を示す波形図。
【図２１】第１実施形態の制御装置により規範応答の制御周波数とノイズの周波数が近い運転状態で到達作動角をステップ変化させた場合におけるシミュレーション結果を示す波形図。
【図２２】規範応答の制御周波数とノイズの周波数が近い運転状態で到達作動角をステップ変化させた場合におけるエリミネーションフィルタとハイパスフィルタの周波数応答を重ねて示した特性図。
【図２３】モデル化誤差が生じている状態での第１実施形態の作用を示す波形図。
【図２４】モデル化誤差が生じている状態での第２実施形態の作用を示す波形図。
【図２５】従来例の制御軸位置決めコントローラのブロック図。
【符号の説明】
【００９９】
１４  制御軸
２３  制御軸作動角センサ（制御軸作動角検出手段）
２６  直流モータ
５０  制御軸位置決めコントローラ
６０  制御対象
６１  動特性補償部（フィードフォワード補償部）
６２ａ  目標作動角演算器（目標作動角演算部）
６２ｃ  動特性補償出力補償器（フィードバック補償部）
６３  振動ノイズ除去演算部
６３ａ  制御軸作動角推定器（制御軸作動角推定手段）
６３ｃ  制御軸作動角ノイズ検出器（ハイパスフィルタ）
６３ｅ  制御対象モデル補正部
６３ｇ  フィルタ
【図１】
2008157177.tif 000021
【図２】
2008157177.tif 000022
【図３】
2008157177.tif 000023
【図４】
2008157177.tif 000024
【図５】
2008157177.tif 000025
【図６】
2008157177.tif 000026
【図７】
2008157177.tif 000027
【図１１】
2008157177.tif 000028
【図１３】
2008157177.tif 000029
【図８】
2008157177.tif 000030
【図９】
2008157177.tif 000031
【図１０】
2008157177.tif 000032
【図１２】
2008157177.tif 000033
【図１４】
2008157177.tif 000034
【図１５】
2008157177.tif 000035
【図１６】
2008157177.tif 000036
【図１７】
2008157177.tif 000037
【図１８】
2008157177.tif 000038
【図１９】
2008157177.tif 000039
【図２０】
2008157177.tif 000040
【図２１】
2008157177.tif 000041
【図２２】
2008157177.tif 000042
【図２３】
2008157177.tif 000043
【図２４】
2008157177.tif 000044
【図２５】
2008157177.tif 000045