(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カム軸と略平行に配設された制御軸と、
該制御軸の外周に偏心して固定された制御カムと、
該制御カムに揺動自在に軸支されたロッカアームと、
前記カム軸の回転に応じて前記ロッカアームの一端部を揺動駆動する揺動駆動手段と、
前記ロッカアームの他端部に連係して揺動して機関弁を開作動させる揺動カムと、
前記機関弁を閉じる方向に付勢するバルブスプリングと、
前記制御軸を目標制御軸作動角に回転駆動する電磁アクチュエータと、
を備えた内燃機関の可変動弁装置の制御装置であって、
前記制御軸の出力作動角を検出する作動角検出手段と、
機関の運転状態に応じた目標制御軸作動角を演算する目標作動角演算手段と、
前記出力作動角に基づいて前記目標制御軸作動角となるように前記制御軸を回転駆動させるべく前記電磁アクチュエータへの駆動電流をフィードバック制御する制御軸作動角制御手段と、
を設け、
前記制御軸作動角制御手段には、
前記目標制御軸作動角に対して、前記制御軸の作動応答特性を考慮した出力作動角をモデル化した規範モデル特性を作用させて規範モデルを演算する規範モデル演算手段と、
前記目標制御軸作動角に対して、前記規範モデル特性と、前記可変動弁装置の前記目標制御軸作動角に応じた制御電流に対する作動角の伝達特性である可変動弁伝達特性の逆特性と、を作用して第１電流制御量を演算する第１電流制御量演算手段と、
前記規範モデルと前記出力制御軸作動角との偏差から前記カム軸の回転数に応じた反力トルクの周波数帯の成分を除去する第２電流制御量を演算する第２電流制御量演算手段と、
前記第１電流制御量と前記第２電流制御量とを加算したものを、前記電磁アクチュエータに対する駆動電流として出力する出力設定手段と、
を設けた特徴とする内燃機関の可変動弁制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の吸・排気弁のリフト量（制御軸の作動角）を機関運転状態に応じて可変にできる内燃機関の可変動弁装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、機関低速低負荷時における燃費の改善や安定した運転性並びに高速高負荷時における吸気の充填効率の向上による十分な出力を確保する等のために、吸気・排気弁の開閉時期とバルブリフト量を機関運転状態に応じて可変制御する可変動弁装置は従来から種々提供されており、その一例として特開昭５５−１３７３０５号公報等に記載されているものが知られている。
【０００３】
図２２に基づきその概略を説明すれば、シリンダヘッド１のアッパデッキの略中央近傍上方位置にカム軸２が設けられていると共に、該カム軸２の外周にカム２ａが一体に設けられている。また、カム軸２の側部には制御軸３が平行に配置されており、この制御軸３に偏心カム４を介してロッカアーム５が揺動自在に軸支されている。
【０００４】
一方、シリンダヘッド１に摺動自在に設けられた吸気弁６の上端部には、バルブリフター７を介して揺動カム８が配置されている。この揺動カム８は、バルブリフター７の上方にカム軸２と並行に配置された支軸９に揺動自在に軸支され、下端のカム面８ａがバルブリフター７の上面に当接している。また、前記ロッカアーム５は、一端部５ａがカム２ａの外周面に当接していると共に、他端部５ｂが揺動カム８の上端面８ｂに当接して、カム２ａのリフトを揺動カム８及びバルブリフター７を介して吸気弁６に伝達するようになっている。そして、この吸気弁６は、バルブスプリング６ａにより閉弁方向に付勢されている。
【０００５】
また、前記制御軸３は、図２３に示すように、ＤＣサーボモータ等の電磁アクチュエータにより、減速ギアを介して所定角度範囲で回転駆動されて、偏心カム４の回動位置を制御し、これによってロッカアーム５の揺動支点を変化させるようになっている。
【０００６】
そして、図２２において、偏心カム４が正逆の所定回動位置に制御されるとロッカアーム５の揺動支点が変化して、他端部５ｂの揺動カム８の上端面８ｂに対する当接位置が図中上下方向に変化し、これによって揺動カム８のカム面８ａのバルブリフター７上面に対する当接位置の変化に伴い、揺動カム８の揺動軌跡が変化することにより、吸気弁６の開閉時期とバルブリフト量を制御軸３の作動角の変化に伴って可変制御するようになっている。なお、図中の符号１０は、揺動カム８の上端面８ｂを常時ロッカアーム５の他端部５ｂに弾接付勢するスプリングを示す。
【０００７】
また、上記のように、吸気弁６の開閉時期及びバルブリフト量を、ロッカアーム５の揺動支点を変化させることによって可変に制御する構成の可変動弁装置においては、一般的に、図１０のシステム図に示すように、前記揺動支点を変化させるための制御軸３の作動角をポテンショメータ等の作動角センサによって検出し、この検出された作動角信号に基づき、制御装置では、位置サーボコントローラ（線形コントローラ）において、検出された作動角信号と目標制御軸作動角とを比較し、差が零になるように、ＰＷＭ（パルスワイズモジュレーション）出力設定手段を介してＤＣサーボモータに駆動電流を出力することにより、制御軸３の作動角を目標のバルブ特性に対応する目標制御軸作動角に一致させるようなフィードバック制御が行われるようになっていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来装置では、上述のように、位置サーボコントローラにおいて、目標制御軸作動角と検出作動角の情報のみを基に、フィードバックバック制御を行うようにしたものであったため、以下に述べるような問題点があった。
【０００９】
即ち、上述のように、制御軸３に偏心カム４を介してロッカアーム５が揺動自在に軸支され、このロッカアーム５は、一端部５ａがカム２ａの外周面に当接していると共に、他端部５ｂが揺動カム８の上端面８ｂに当接して、カム２ａのリフトを揺動カム８及びバルブリフター７を介して吸気弁６に伝達するようになっていることから、バルブスプリング６ａの反力等に起因する反力トルクが、バルブリフター７、揺動カム８およびロッカアーム５を介して制御軸３に外乱として伝達される。
【００１０】
そして、制御軸作動角のフィードバック制御において、作動角をベースとした制御は、制御遅れが大きいため、作動角が所定角度位置に保持された状態にある定位置制御中において、図１２に示すように、前記反力トルクに基づく制御偏差が発生するもので、特に、エンジン回転数が高回転数において反力トルクに基づく制御偏差が顕著に現れ、このため、可変動弁装置としての制御精度が損なわれ、十分なエンジン出力の向上効果や、燃費低減効果が得られなくなる。
【００１１】
本発明は、上述の従来の問題点に着目してなされたもので、制御軸作動角の定位置制御中において、カムやロッカアーム等を通じて制御軸に伝わるバルブスプリング反力等に起因する非線形特性である反力トルク（エンジン回転数、作動角毎に変動）に基づいて発生する作動角変動を抑制することで、制御精度の低下を防止し、これにより、十分なエンジン出力向上効果および燃費低減効果が得られる内燃機関の可変動弁装置を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明請求項１記載の内燃機関の可変動弁制御装置では、カム軸と略平行に配設された制御軸と、該制御軸の外周に偏心して固定された制御カムと、該制御カムに揺動自在に軸支されたロッカアームと、前記カム軸の回転に応じて前記ロッカアームの一端部を揺動駆動する揺動駆動手段と、前記ロッカアームの他端部に連係して揺動して機関弁を開作動させる揺動カムと、前記機関弁を閉じる方向に付勢するバルブスプリングと、前記制御軸を目標制御軸作動角に回転駆動する電磁アクチュエータと、を備えた内燃機関の可変動弁装置の制御装置であって、前記制御軸の出力作動角を検出する作動角検出手段と、機関の運転状態に応じた目標制御軸作動角を演算する目標作動角演算手段と、前記出力作動角に基づいて前記目標制御軸作動角となるように前記制御軸を回転駆動させるべく前記電磁アクチュエータへの駆動電流をフィードバック制御する制御軸作動角制御手段と、を設け、前記制御軸作動角制御手段には、前記目標制御軸作動角に対して、前記制御軸の作動応答特性を考慮した出力作動角をモデル化した規範モデル特性を作用させて規範モデルを演算する規範モデル演算手段と、前記目標制御軸作動角に対して、前記規範モデル特性と、前記可変動弁装置の前記目標制御軸作動角に応じた制御電流に対する作動角の伝達特性である可変動弁伝達特性の逆特性と、を作用して第１電流制御量を演算する第１電流制御量演算手段と、前記規範モデルと前記出力制御軸作動角との偏差から前記カム軸の回転数に応じた反力トルクの周波数帯の成分を除去する第２電流制御量を演算する第２電流制御量演算手段と、前記第１電流制御量と前記第２電流制御量とを加算したものを、駆動電流として出力する出力設定手段と、を設けた手段とした。
【００１５】
【作用】
本発明の内燃機関の可変動弁装置では、上述のように構成されるため、制御軸作動角制御手段では、作動角検出手段で検出された制御軸の作動角信号に基づいて、目標作動角演算手段で演算された機関の運転状態に応じた目標制御軸作動角に回転駆動させるべく電磁アクチュエータへの駆動電流のフィードバック制御が行われる。
【００１６】
そして、制御軸作動角制御手段に備えた規範モデル演算手段では、目標制御軸作動角に対して、制御軸の作動応答特性を考慮した出力作動角をモデル化した規範モデル特性を作用させて規範モデルを演算し、第１電流制御量演算手段では、目標制御軸作動角に対して、前記規範モデル特性と、前記可変動弁装置の前記目標制御軸作動角に応じた制御電流に対する作動角の伝達特性である可変動弁伝達特性の逆特性と、を作用して第１電流制御量の演算が行われる一方、第２電流制御量演算手段では、前記規範モデルと前記出力制御軸作動角との偏差から前記カム軸の回転数に応じた反力トルクの周波数帯の成分を除去する第２電流制御量の演算が行われ、続く出力設定手段では、第１電流制御量と第２電流制御量とを加算したものを、電磁アクチュエータに対する駆動電流として出力されるもので、前記第１電流制御量演算手段においては、制御応答特性を確保するように作用し、かつ、第２電流制御量演算手段においては、制御軸作動角の定位置制御中において、カムやロッカアーム等を通じて制御軸に伝わるバルブスプリング反力等に起因する非線形特性である反力トルク（エンジン回転数、作動角毎に変動）に基づいて発生する作動角変動を抑制するように作用する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
図１〜図３は、本発明の実施の形態における内燃機関（エンジン）の可変動弁装置を示すものであり、１気筒あたり２つ備えられる吸気弁の可変動弁機構ＶＥＬ（以下、ＶＥＬ機構という）として以下に説明する。但し、機関弁を吸気弁に限定するものではなく、また、吸気弁の数を限定するものでないことは明らかである。
【００１８】
図１〜図３に示す可変動弁装置は、シリンダヘッド１１にバルブガイド（図示省略）を介して摺動自在に設けられた一対の吸気弁１２，１２と、シリンダヘッド１１上部のカム軸受１４に回転自在に支持された中空状のカム軸１３と、該カム軸１３に、圧入等により固設された回転カムである２つの偏心カム１５，１５と、前記カム軸１３の上方位置に同じカム軸受１４に回転自在に支持された制御軸１６と、該制御軸１６に制御カム１７を介して揺動自在に支持された一対のロッカアーム１８，１８と、各吸気弁１２，１２の上端部にバルブリフター１９，１９を介して配置された一対のそれぞれ独立した揺動カム２０，２０と、各吸気弁１２，１２を閉弁方向に付勢するバルブスプリング３３，３３とを備えている。
【００１９】
また、前記偏心カム１５，１５とロッカアーム１８，１８とはリンクアーム２５，２５によって連係される一方、ロッカアーム１８，１８と揺動カム２０，２０とはリンク部材２６，２６によって連係されている。
前記カム軸１３は、機関前後方向（シリンダ列方向）に沿って配置されていると共に、一端部に設けられた従動スプロケット（図示省略）や該従動スプロケットに巻装されたタイミングチェーン等を介して機関のクランク軸から回転力が伝達される。
【００２０】
前記カム軸受１４は、シリンダヘッド１１の上端部に設けられてカム軸１３の上部を支持するメインブラケット１４ａと、該メインブラケット１４ａの上端部に設けられて制御軸１６を回転自在に支持するサブブラケット１４ｂとを有し、両ブラケット１４ａ，１４ｂが一対のボルト１４ｃ，１４ｃによって上方から共締め固定されている。
【００２１】
前記両偏心カム１５は、図４にも示すように、略リング状を呈し、小径なカム本体１５ａと、該カム本体１５ａの外端面に一体に設けられたフランジ部１５ｂとからなり、内部軸方向にカム軸挿通孔１５ｃが貫通形成されていると共に、カム本体１５ａの軸心Ｘがカム軸１３の軸心Ｙから径方向へ所定量だけ偏心している。
【００２２】
また、この各偏心カム１５は、カム軸１３に対し前記両バルブリフター１９，１９に干渉しない両外側にカム軸挿通孔１５ｃを介して圧入固定されていると共に、両方のカム本体１５ａ，１５ａの外周面１５ｄ，１５ｄが同一のカムプロフィールに形成されている。
【００２３】
前記各ロッカアーム１８は、図３に示すように、平面からみて略クランク状に折曲形成され、中央に有する基部１８ａが制御カム１７に回転自在に支持されている。また、各基部１８ａの各外端部に突設された一端部１８ｂには、リンクアーム２５の先端部と連結するピン２１が圧入されるピン孔１８ｄが貫通形成されている一方、各筒状基部１８ａの各内端部に夫々突設された他端部１８ｃには、各リンク部材２６の後述する一端部２６ａと連結するピン２８が圧入されるピン孔１８ｅが形成されている。
【００２４】
前記各制御カム１７は、夫々円筒状を呈し、制御軸１６外周に固定されていると共に、図１に示すように軸心Ｐ１位置が制御軸１６の軸心Ｐ２からαだけ偏心している。
【００２５】
前記揺動カム２０は、図１及び図６，図７に示すように略横Ｕ字形状を呈し、略円環状の基端部２２にカム軸１３が嵌挿されて回転自在に支持される支持孔２２ａが貫通形成されていると共に、ロッカアーム１８の他端部１８ｃ側に位置する端部２３にピン孔２３ａが貫通形成されている。
【００２６】
また、揺動カム２０の下面には、基端部２２側の基円面２４ａと該基円面２４ａから端部２３端縁側に円弧状に延びるカム面２４ｂとが形成されており、該基円面２４ａとカム面２４ｂとが、揺動カム２０の揺動位置に応じて各バルブリフター１９の上面所定位置に当接するようになっている。
【００２７】
すなわち、図５に示すバルブリフト特性からみると、図１に示すように基円面２４ａの所定角度範囲θ１がべースサークル区間になり、カム面２４ｂの前記べースサークル区間θ１から所定角度範囲θ２がいわゆるランプ区間となり、さらにカム面２４ｂのランプ区間θ２から所定角度範囲θ３がリフト区間になるように設定されている。
【００２８】
また、前記リンクアーム２５は、比較的大径な円環状の基部２５ａと、該基部２５ａの外周面所定位置に突設された突出端２５ｂとを備え、基部２５ａの中央位置には、前記偏心カム１５のカム本体１５ａの外周面に回転自在に嵌合する嵌合穴２５ｃが形成されている一方、突出端２５ｂには、前記ピン２１が回転自在に挿通するピン孔２５ｄが貫通形成されている。
なお、前記リンクアーム２５と偏心カム１５とによって揺動駆動手段が構成される。
【００２９】
さらに、前記リンク部材２６は、図１にも示すように所定長さの直線状に形成され、円形状の両端部２６ａ，２６ｂには前記ロッカアーム１８の他端部１８ｃと揺動カム２０の端部２３の各ピン孔１８ｄ，２３ａに圧入した各ピン２８，２９の端部が回転自在に挿通するピン挿通孔２６ｃ，２６ｄが貫通形成されている。なお、各ピン２１，２８，２９の一端部には、リンクアーム２５やリンク部材２６の軸方向の移動を規制するスナップリング３０，３１，３２が設けられている。
【００３０】
前記制御軸１６は、一端部に設けられた電磁アクチュエータを構成するＤＣサーボモータ１０１によって所定回転角度範囲内で回転駆動されるようになっており、図９に示すように、前記ＤＣサーボモータ１０１は、制御軸作動角制御手段としての制御装置ＣＰＵからの駆動電流によって制御されるようになっている。前記制御装置ＣＰＵは、機関（エンジン）回転数を検出する機関（エンジン）回転数センサ１０３、機関（エンジン）の負荷を検出する機関（エンジン）負荷センサ１０４等の各種のセンサからの検出信号に基づいて現在の機関運転状態を検出して、該検出された機関運転状態に応じて目標のバルブ特性を決定し、該目標のバルブ特性に対応する角度位置に制御軸１６を駆動すべく、作動角センサ１０２で検出された制御軸実作動角に基づき、前記ＤＣサーボモータ１０１に駆動信号（駆動電流）を出力する。なお、制御装置ＣＰＵの構成内容については、後述する。
【００３１】
以下、上記可変動弁装置の作用を説明すれば、まず、機関の低速低負荷時には、制御装置ＣＰＵからの制御信号（駆動電流）によってＤＣサーボモータ１０１が一方に回転駆動される。このため、制御カム１７は、軸心Ｐ１が図６Ａ，Ｂに示すように制御軸１６の軸心Ｐ２から左上方の回動位置に保持され、厚肉部１７ａがカム軸１３から上方向に離間移動する。このため、ロッカアーム１８は、全体がカム軸１３に対して上方向へ移動し、これにより、各揺動カム２０は、リンク部材２６を介して端部２３が強制的に若干引き上げられて全体が左方向へ回動する。
【００３２】
従って、図６Ａ，Ｂに示すように偏心カム１５が回転してリンクアーム２５を介してロッカアーム１８の一端部１８ｂを押し上げると、そのリフト量がリンク部材２６を介して揺動カム２０及びバルブリフター１９に伝達されるが、そのリフト量Ｌ１は図６Ｂに示すように比較的小さくなる。
【００３３】
よって、かかる低速低負荷域では、図８の破線で示すようにバルブリフト量が小さくなると共に、各吸気弁１２の開時期が遅くなり（作動角が小さくなり）、排気弁とのバルブオーバラップが小さくなる。このため、燃費の向上と機関の安定した回転が得られる。
【００３４】
一方、機関の高速高負荷時に移行した揚合は、制御装置ＣＰＵからの制御信号によってＤＣサーボモータ１０１が反対方向に回転駆動される。従って、図７Ａ，Ｂに示すように制御軸１６が、制御カム１７を図６に示す位置から時計方向に回転させ、軸心Ｐ１（厚肉部１７ａ）を下方向へ移動させる。このため、ロッカアーム１８は、今度は全体がカム軸１３方向（下方向）に移動して、他端部１８ｃが揺動カム２０の上端部２３をリンク部材２６を介して下方へ押圧して該揺動カム２０全体を所定量だけ時計方向へ回動させる。
【００３５】
従って、揺動カム２０のバルブリフター１９上面に対する下面の当接位置が図７Ａ，Ｂに示すように左方向位置に移動する。このため、図７に示すように偏心カム１５が回転してロッカアーム１８の一端部１８ｂをリンクアーム２５を介して押し上げると、バルブリフター１９に対するそのリフト量Ｌ２は図７Ｂに示すように大きくなる。
【００３６】
よって、かかる高速高負荷域では、カムリフト特性が低速低負荷域に比較して大きくなり、図８に実線で示すようにバルブリフト量（作動角）も大きくなると共に、各吸気弁１２の開時期が早く、閉時期が遅くなる。この結果、吸気充填効率が向上し、十分な出力が確保できる。
【００３７】
ところで、上記可変動弁装置においては、目標のバルブ特性に対応する角度位置に制御軸１６を駆動し、実際のバルブ特性を前記目標のバルブ特性に制御するが、前記制御軸１６の駆動精度や、前記制御軸１６の角度位置とバルブ特性との関係にばらつきがあると、目標のバルブ特性に精度よく実際のバルブ特性を制御することができなくなる。
【００３８】
そこで、従来例として示したように、図１０のシステム図、および、図１１のブロック図に示すように、前記揺動支点を変化させるための制御軸３の作動角（回転位置）をポテンショメータ等の作動角センサによって検出し、この検出された作動角信号に基づき、制御装置に備えた位置サーボコントローラ（線形コントローラ）において、検出結果としての作動角と目標制御軸作動角とを比較し、制御軸３の作動角（回転位置）を目標のバルブ特性に対応する目標制御軸作動角（回転位置）となるようにＤＣサーボモータに対する駆動制御信号を、作動角をベースとしてフィードバック制御するようになっている。なお、前記ＤＣサーボモータと制御軸３との間には減速ギアが介装されている。
【００３９】
ところが、可変動弁装置においては、図１に示すように、ロッカアーム１８，１８と揺動カム２０，２０とはリンク部材２６，２６によって連係されていることから、図１１のＶＥＬ機構ブロック図に示すように、各バルブスプリング３３，３３の反力や燃焼圧力等に起因する機関側からの反力トルクが、バルブリフター１９、揺動カム２０，２０、リンク部材２６，２６およびロッカアーム１８を介し、ＤＣサーボモータ１０１の発生トルクが伝達される機械機構の制御軸１６に伝達される。
【００４０】
そして、制御軸作動角のフィードバック制御において、作動角をベースとした制御は、制御遅れが大きいため、作動角が所定角度位置に保持された状態にある定位置制御中において、図１２に示すように、前記反力トルクに基づく制御偏差が発生するもので、特に、エンジン回転数が高回転数において反力トルクに基づく制御偏差が顕著に現れ、このため、可変動弁装置としての制御精度が損なわれ、十分なエンジン出力の向上効果や、燃費低減効果が得られなくなる。
【００４１】
そこで、この発明の実施の形態の可変動弁装置では、ＶＥＬ機構におけるＤＣサーボモータ１０１にモータ駆動信号を出力する制御装置ＣＰＵの内容として、目標作動角より制御軸１６の作動角制御応答特性を考慮した規範モデルに基づいて電流制御量を演算する第１電流制御量演算手段Ｂ４の他に、制御作動角の規範モデルと前記作動角センサ１０２で検出された制御軸作動角との偏差から制御軸１６に対し機関側からの反力トルクの影響を除去する電流制御量を演算する第２電流制御量演算手段Ｂ７を備えたものであり、以下、その制御内容を図１３のシステムブロック図に基づいて説明する。
【００４２】
即ち、この制御装置ＣＰＵには、エンジン回転数センサ１０３からの信号に基づきエンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段Ｂ１と、エンジン負荷センサ１０４からの信号に基づきエンジン負荷を検出するエンジン負荷検出手段Ｂ２と、エンジン回転数検出手段Ｂ１で検出されたエンジン回転数と、エンジン負荷検出手段Ｂ２で検出されたエンジン負荷から目標制御軸作動角を決定する目標作動角演算手段Ｂ３と、目標作動角より制御軸１６の作動角制御応答特性を考慮した規範モデルに基づいて電流制御量を演算する第１電流制御量演算手段Ｂ４と、目標作動角演算手段Ｂ３で決定された目標制御軸作動角に基づき規範モデル出力を演算する規範モデル演算手段Ｂ５と、作動角センサ１０２からの信号に基づき制御軸１６の実作動角を検出する作動角検出手段Ｂ６と、前記規範モデル演算手段で演算された規範モデルと前記作動角検出手段Ｂ６で検出された制御軸１６の実作動角との偏差により反力トルクの影響を除去する電流制御量を演算する第２電流制御量演算手段Ｂ７と、該第２電流制御量演算手段Ｂ７で演算された電流制御量と、前記第１電流制御量演算手段Ｂ４で演算された電流制御量との合算値をモータ駆動信号に変換するＰＷＭ出力設定手段Ｂ８とで構成され、このモータ駆動信号が、ＶＥＬ機構におけるＤＣサーボモータ１０１に出力されるようになっている。
【００４３】
さらに詳述すると、前記目標作動角演算手段Ｂ３から第１電流制御量演算Ｂ４を経由して制御軸１６の作動角に至る信号の流れは、図１４のブロック図に示すようになる（なお、ＰＷＭ出力設定手段Ｂ８はゲイン１で応答遅れのない演算であり、信号の流れとして無視できるため、ここでは省略している）。
【００４４】
ここで、第１電流制御量演算Ｂ４を［規範モデル／ＶＥＬ機構伝達特性］と定義すると、信号の流れは、図１５（イ）のブロック図に示すようになり、目標制御軸作動角（入力）に対する作動角（出力）の応答は、ＶＥＬ機構伝達特性とＶＥＬ機構とがキャンセルされる結果、図１５（ロ）のブロック図に示すように、規範モデルと一致する。従って、所望の制御軸作動角制御応答特性になるように規範モデルを設定すればよく、この発明の実施の形態では、図１６に示すような規範モデルに設定されている。
【００４５】
次に、反力トルク（外乱）抑制を考慮した第２電流制御量演算手段Ｂ７についてであるが、目標制御軸作動角からこの第２電流制御量演算手段Ｂ７を経由して制御軸１６の作動角に至る信号の流れは、図１７のブロック図に示すようになる。そして、このブロックの中で、反力トルクが入力される場所は、図１８のブロック図に示すように、第２電流制御量演算手段Ｂ７とＶＥＬ機構との間になると仮定することができる。
【００４６】
そこで、この発明の目的が、定常制御時（制御軸作動角の定位置制御時）における反力トルク（外乱）を抑制するものであるため、規範モデル演算手段Ｂ５と第１電流制御量演算Ｂ４からの出力を零として、反力トルクから制御軸１６の作動角に至るまでの信号の流れを表すと、図１９のブロック図に示すようになる。
【００４７】
ここで、反力トルクの周波数は、カム軸１３の回転に同期しており、既知であるため、図２０に示すように、反力トルクから作動角の周波数応答で反力トルクの発生周波数帯の入出力ゲインのみを落とすように第２電流制御量演算手段Ｂ７の伝達特性を設定してやることにより、反力トルクが作動角へ及ぼす影響（変動）をなくすことができることになる。
【００４８】
そこで、図１９のブロック図をブロック線図で表すと、図２１に示すようになり、この図において、外乱入力をｕ、出力をＹ、ＶＥＬ機構の伝達関数（前向き）をＧ、第２電流制御量演算手段Ｂ７の伝達関数（後向き）をＣとすると、
Ｙ＝（ｕ−ＹＣ）Ｇ＝ｕＧ−ＹＧＣ
Ｙ／ｕ＝Ｇ−ＧＣ（Ｙ／ｕ）
となるから、ｕ、Ｙ間の伝達特性は、
Ｙ／ｕ＝Ｇ／（１＋ＧＣ）
となる。
従って、外乱入力ｕによる出力Ｙへの影響は、Ｇ／（１＋ＧＣ）の伝達特性で抑えられることになる。
【００４９】
以上のように、この発明の実施の形態の制御装置ＣＰＵでは、目標作動角より制御軸１６の作動角制御応答特性を考慮した規範モデルに基づいて電流制御量を演算する第１電流制御量演算手段Ｂ４の他に、目標制御軸作動角と制御軸１６の実作動角との偏差により反力トルクの影響を除去する電流制御量を演算する第２電流制御量演算手段Ｂ７を備え、該第２電流制御量演算手段Ｂ７で演算された電流制御量と、前記第１電流制御量演算手段Ｂ４で演算された電流制御量との合算値に基づいてＶＥＬ機構におけるＤＣサーボモータ１０１の駆動制御を行うようにしたことで、制御軸作動角の定位置制御中において、揺動カム２０やロッカアーム１８等を通じて機関側から制御軸１６に伝わるバルブスプリング反力等に起因する非線形特性である反力トルク（エンジン回転数、作動角毎に変動）に基づいて発生する作動角変動を抑制することができ、これにより、制御精度の低下が防止され、十分なエンジン出力向上効果および燃費低減効果が得られるようになるという効果が得られる。
【００５０】
以上、本発明の実施の形態を説明してきたが、具体的な構成はこの発明の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても本発明に含まれる。
【００５１】
例えば、発明の実施の形態では、機関弁として吸気弁を例にとったが、排気弁についても適用することができる。
また、本発明が適用される可変動弁機構としては、この発明の実施の形態で例示した構造のものに限定されるものではなく、従来例に示した構造のものや、その他の可変動弁機構にも全て本発明を適用することができる。
【００５２】
【発明の効果】
以上詳細に説明してきたように、本発明請求項１記載の内燃機関の可変動弁制御装置では、上述のように、制御軸の出力作動角を検出する作動角検出手段と、機関の運転状態に応じた目標制御軸作動角を演算する目標作動角演算手段と、前記出力作動角に基づいて前記目標制御軸作動角となるように前記制御軸を回転駆動させるべく前記電磁アクチュエータへの駆動電流をフィードバック制御する制御軸作動角制御手段と、を設け、前記制御軸作動角制御手段には、前記目標制御軸作動角に対して、前記制御軸の作動応答特性を考慮した出力作動角をモデル化した規範モデル特性を作用させて規範モデルを演算する規範モデル演算手段と、前記目標制御軸作動角に対して、前記規範モデル特性と、前記可変動弁装置の前記目標制御軸作動角に応じた制御電流に対する作動角の伝達特性である可変動弁伝達特性の逆特性と、を作用して第１電流制御量を演算する第１電流制御量演算手段と、前記規範モデルと前記出力制御軸作動角との偏差から前記カム軸の回転数に応じた反力トルクの周波数帯の成分を除去する第２電流制御量を演算する第２電流制御量演算手段と前記第１電流制御量と前記第２電流制御量とを加算したものを、前記電磁アクチュエータに対する駆動電流として出力する出力設定手段と、を設けた手段としたことで、制御軸作動角の定位置制御中において、カムやロッカアーム等を通じて制御軸に伝わるバルブスプリング反力等に起因する非線形特性である反力トルク（エンジン回転数、作動角毎に変動）に基づいて発生する作動角変動を抑制することができ、これにより、制御精度の低下が防止され、十分なエンジン出力向上効果および燃費低減効果が得られるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における内燃期間の可変動弁装置を示す断面図（図２のＡ−Ａ線断面図）。
【図２】上記可変動弁装置の側面図。
【図３】上記可変動弁装置の平面図。
【図４】上記可変動弁装置に使用される偏心カムを示す斜視図。
【図５】上記可変動弁装置における揺動カムの基端面とカム面に対応したバルブリフト特性図。
【図６】上記可変動弁装置の低速低負荷時の作用を示す断面図（図２のＢ−Ｂ線断面図）。
【図７】上記可変動弁装置の高速高負荷時の作用を示す断面図（図２のＢ−Ｂ線断面図）。
【図８】上記可変動弁装置のバルブタイミングとバルブリフトの特性図。
【図９】上記可変動弁装置の作動角制御システムを示すブロック図。
【図１０】従来例の可変動弁装置の作動角制御回路の内容を示すシステム図。
【図１１】従来例の可変動弁装置の作動角制御回路の内容を示すブロック図。
【図１２】上記可変動弁装置における制御軸作動角変動を示すタイムチャート。
【図１３】上記可変動弁装置のシステムブロック図。
【図１４】上記可変動弁装置のシステムブロック図のうち、第１電流制御量演算手段を経由する信号経路を示すブロック図。
【図１５】上記可変動弁装置のシステムブロック図のうち、第１電流制御量演算手段を経由する信号経路の応答特性を示すブロック図。
【図１６】上記第１電流制御量演算手段で用いられる規範モデルを示すタイムチャート。
【図１７】上記可変動弁装置のシステムブロック図のうち、第２電流制御量演算手段を経由する信号経路を示すブロック図。
【図１８】上記可変動弁装置のシステムブロック図のうち、第２電流制御量演算手段を経由する信号経路における外乱入力状態を示すブロック図。
【図１９】上記可変動弁装置のシステムブロック図のうち、第２電流制御量演算手段を経由する信号経路における反力トルクから作動角に至るまでの信号の流れを示すブロック図。
【図２０】上記可変動弁装置のシステムブロック図のうち、第２電流制御量演算手段における周波数に対する入出力ゲイン特性図。
【図２１】上記可変動弁装置のシステムブロック図のうち、第２電流制御量演算手段を経由する信号経路における反力トルクから作動角に至るまでの信号の流れを示すブロック線図。
【図２２】従来例の可変動弁装置を示す断面図。
【図２３】従来例の可変動弁装置の作動角制御システムを示すブロック図。
【符号の説明】
１２  吸気弁（機関弁）
１３  カム軸
１５  偏心カム（揺動駆動手段）
１６  制御軸
１７  制御カム
１８  ロッカアーム
２０  揺動カム
２５  リンクアーム（揺動駆動手段）
３３  バルブスプリング
ＣＰＵ  制御装置（制御軸作動角制御手段）
１０１  ＤＣサーボモータ（電磁アクチュェータ）
１０２  作動角センサ（作動角検出手段）
１０３  エンジン回転数センサ（機関回転数検出手段）
１０４  エンジン負荷センサ（機関負荷検出手段）
Ｂ４  第１電流制御量演算手段
Ｂ７  第２電流制御量演算手段
Ｂ８  出力設定手段（ＰＷＭ出力設定手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【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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