JP4271646B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、吸気弁のリフトであるバルブリフトを所定の限界リフトを超えないように規制しながら変更する可変バルブリフト機構と、吸入空気量を変更する可変吸気量機構とを備える内燃機関の制御装置に関する。

従来、この種の内燃機関の制御装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この内燃機関（以下「エンジン」という）の可変バルブリフト機構は、気筒ごとに設けられ、バルブリフトを所定の最小値と最大値の間で連続的に変化させるものであり、クランクシャフトに連結された駆動軸と、制御軸を有している。この駆動軸には、リンクアーム、および吸気弁を駆動する揺動カムが設けられており、これらのリンクアームおよび揺動カムは、制御軸に設けたロッカアームに連結されている。

制御軸は、駆動軸と平行で、軸受に所定の角度範囲内で回転自在に支持されている。また、制御軸は、その径方向に突出するピンを有するとともに、回転駆動機構に連結されており、上記の軸受には突起が形成されている。この回転駆動機構によって制御軸を回転させると、制御軸のロッカアームと上記揺動カムおよびリンクアームとの相対的な角度が変更され、それにより、バルブリフトが変更される。また、制御軸が所定方向に回転すると、制御軸のピンが軸受の突起に当接することによって、制御軸の回転が阻止される。さらに、内燃機関の吸気管には、スロットル弁が設けられている。

上記従来の制御装置では、通常、スロットル弁を全開に制御するとともに、エンジンの運転状態に応じ、可変バルブリフト機構を介してバルブリフトを制御することによって、吸入空気量が制御される。また、エンジンが低負荷運転状態になったときには、制御軸を、ピンが軸受の突起に当接するまで回転させ、ピンが突起に当接した状態に保持することによって、バルブリフトを所定の最小値に保持し、その状態でスロットル弁の開度を制御することによって、吸入空気量が制御される。

上記従来の制御装置では、バルブリフトの制御において、エンジンが低負荷運転状態になったときには、ピンが軸受の突起に当接するまで制御軸を回転させるので、この当接の際の衝撃力により、ピンや突起が変形するおそれがある。これを回避すべく、衝撃力を低減するために制御軸の回転速度を低下させることや、衝撃力の影響を抑制するためにピンや突起に緩衝材を設けることなどが考えられる。しかし、前者の場合には、ピンが突起に当接するまで制御軸を回転させるのに必要な時間、すなわちバルブリフトを最小値に制御するのに必要な時間が長くなり、その結果、吸入空気量が適切な値に収束するのに時間がかかってしまい、その間、エンジンの運転状態が不安定になり、ドライバビリティーが悪化するおそれがある。一方、緩衝材をピンや突起に設けた場合には、両者が当接した状態において得られるバルブリフトの最小値がばらつきやすく、このため、吸入空気量の制御を精度良く行うことができない。また、緩衝材を付加する分、製造コストが上昇するとともに、そのためのスペースを確保する必要が生じることで、設計の自由度が低下してしまう。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、良好なドライバビリティーを確保しながら、可変バルブリフト機構の可動部が規制部に当接する際の衝撃力を低減することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

特開２００３−２５４１００号公報

上記の目的を達成するため、請求項１に係る内燃機関の制御装置１は、可動部（実施形態における「以下本項において同じ」短アーム６５）を駆動することによって内燃機関３の吸気弁４のリフトであるバルブリフトＬｉｆｔｉｎを変更するとともに、可動部が当接することによってバルブリフトＬｉｆｔｉｎを所定の限界リフト（最小値Ｌｉｆｔｉｎ＿Ｌ）に規制する規制部（最小リフトストッパ６７ａ）を有する可変バルブリフト機構５０と、内燃機関３の吸入空気量を変更する可変吸気量機構（スロットル弁機構１１）と、内燃機関３の運転状態を検出する運転状態検出手段（クランク角センサ２０、水温センサ２１、アクセル開度センサ２７、ＥＣＵ２）と、可動部の加速度を表す加速度パラメータ（判定パラメータＷＶｌｉｆｔｉｎ）を算出する加速度パラメータ算出手段（ＥＣＵ２、判定パラメータ算出部７０、図１６のステップ６０）と、算出された加速度パラメータに基づいて、可動部が規制部に当接しているか否かを判定する当接判定手段（ＥＣＵ２、図１６のステップ６１、７１、７４）と、当接判定手段により可動部が規制部に当接していると判定されたときに、検出された内燃機関３の運転状態に応じて、可変吸気量機構を制御する制御手段（ＥＣＵ２、図１０のステップ３１、３２、３７〜４０、図１１〜１３、図２１のステップ８０、８６〜９０および８４）と、バルブリフトＬｉｆｔｉｎを検出するバルブリフト検出手段（回動角センサ２６、ＥＣＵ２）と、目標バルブリフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄを決定する目標バルブリフト決定手段（ＥＣＵ２、図１４のステップ５０、図１５）と、検出されたバルブリフトＬｉｆｔｉｎが決定された目標バルブリフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄに追従するように、所定の制御アルゴリズムによって可変バルブリフト機構５０を制御するための制御入力（リフト制御入力ＵＬｉｆｔｉｎ）を算出する制御入力算出手段（ＥＣＵ２、図１４のステップ５４）と、を備え、当接判定手段は、加速度パラメータに基づいて、可動部が規制部に当接しており、かつ、可動部が減速状態にあるか否かを判定する減速状態判定手段（ＥＣＵ２、図１６のステップ６１、７１、７４）を有し、所定の制御アルゴリズムは、可変バルブリフト機構５０に加えられる外乱の影響を抑制するための外乱抑制パラメータ（切換関数設定パラメータＰＯＬＥ＿ｌｆ）を含み、制御入力算出手段は、減速状態判定手段により可動部が減速状態にあると判定されているとき（図１６のステップ７１：ＹＥＳ、図１６のステップ７０：ＹＥＳ、図１６のステップ７４：ＮＯ）に、外乱抑制パラメータを、当該判定前よりも、外乱抑制パラメータによる外乱の影響の抑制度合が小さくなるように設定する外乱抑制パラメータ設定手段（ＥＣＵ２、図１６のステップ７３）を有することを特徴とする。

この内燃機関の制御装置によれば、目標バルブリフト決定手段によって目標バルブリフトが決定されるとともに、可変バルブリフト機構を制御するための制御入力を、バルブリフトが目標バルブリフトに追従するように、制御入力算出手段によって所定の制御アルゴリズムにより算出する。また、可動部が規制部に当接することによって、バルブリフトが所定の限界リフトに規制される。これにより、目標バルブリフトが限界リフトを超えたときには、バルブリフトが限界リフトに規制される。さらに、可動部の加速度を表す加速度パラメータを、加速度パラメータ算出手段によって算出するとともに、算出された加速度パラメータに基づいて、当接判定手段により可動部が規制部に当接しているか否かを判定する。また、可動部が規制部に当接していると判定されたときに、検出された内燃機関の運転状態に応じ、可変吸気量機構を制御手段によって制御する。以上のように、規制部への可動部の当接によりバルブリフトが限界リフトになっている状態では、内燃機関の運転状態に応じ、可変吸気量機構を制御することによって吸入空気量が制御される。

また、上記の所定の制御アルゴリズムが、可変バルブリフト機構に加えられる外乱の影響を抑制するための外乱抑制パラメータを含んでいる。さらに、加速度パラメータに基づいて、可動部が規制部に当接しており、かつ、可動部が減速状態にあるか否かが、減速状態判定手段により判定される。また、この減速状態判定手段により可動部が減速状態にあると判定されているときに、外乱抑制パラメータを、この判定前よりも、これによる外乱の影響の抑制度合が小さくなるように、外乱抑制パラメータ設定手段によって設定する。

バルブリフトが目標バルブリフトに追従するように、所定の制御アルゴリズムにより制御入力を算出する場合に、制御アルゴリズムが上記の外乱抑制パラメータを含むときには、制御入力は、外乱抑制パラメータに応じ、次のようにして算出される。すなわち、外乱抑制パラメータが外乱の影響の抑制度合が大きくなるように設定されると、制御入力は、外乱の影響をより効果的に抑制しながら、目標バルブリフトへのバルブリフトの追従性を確保するために、可動部の駆動力がより大きくなるように算出される。一方、外乱抑制パラメータが外乱の影響の抑制度合が小さくなるように設定されると、制御入力は、バルブリフトを目標バルブリフトに追従させるための可動部の駆動力がより小さくなるように算出される。

したがって、上述したように、可動部が規制部に当接しており且つ可動部が減速状態にあるときに、外乱抑制パラメータを、それによる外乱の影響の抑制度合がより小さくなるように設定することによって、可動部が規制部に当接し始めた時に、可動部の駆動力が低減されるので、可動部が規制部に当接する際の衝撃力を低減できる。それにより、可動部や規制部が変形するのを回避できるので、可変バルブリフト機構の寿命を延ばすことができる。また、可動部が規制部に当接するまでの間は、可動部の駆動力が確保されるので、可動部の移動速度を低下させることなく、吸入空気量を所望値に迅速に収束させることができる。その結果、内燃機関の運転状態が安定することによって、良好なドライバビリティーを確保することができる。さらに、緩衝材を付加する必要がないので、緩衝材を設けた場合と異なり、限界リフトにおけるバルブリフトのばらつきによる吸入空気量のばらつきを回避することができる。また、緩衝材の付加による製造コストの上昇や設計の自由度の低下を回避することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置１において、制御手段は、可動部が規制部に当接したと判定された直後に、可変吸気量機構の制御を開始する（図２１のステップ８０、８６〜９０および８４）ことを特徴とする。

この構成によれば、可動部が規制部に当接したと判定された直後に、内燃機関の運転状態に応じた可変吸気量機構の制御が開始される。これにより、バルブリフトが限界リフトに達するのと同時に、可変吸気量機構による吸入空気量の制御を開始することによって、可変バルブリフト機構を主体とする吸入空気量の制御から、可変吸気量機構を主体とする吸入空気量の制御への移行を、吸入空気量の制御の中断を伴うことなく、円滑に行うことができる。

請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置１において、制御手段は、可動部が規制部に当接していないと判定されたときには、可変吸気量機構を、検出されたバルブリフトＬｉｆｔｉｎに応じて制御する（図２１のステップ８０〜８２、８４および図２２）ことを特徴とする。

この構成によれば、可動部が規制部に当接しているときに、可変吸気量機構を内燃機関の運転状態に応じて制御することに加え、可動部が規制部に当接していないときには、バルブリフトに応じた可変吸気量機構の制御を実行する。これにより、バルブリフトが限界リフトに達した時点では、可変吸気量機構の操作量がバルブリフトに適した値にすでに制御されているので、バルブリフトが限界リフトに達するのに伴って、内燃機関の運転状態に応じた可変吸気量機構の制御を開始した際に、可変吸気量機構の操作量を、急激に大きく変化させることなく、その適正値に速やかに変化させることができる。これにより、吸入空気量を滑らかに変化させることができるので、内燃機関のトルクや回転数を段差なく滑らかに変化させることができる。

請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置１において、所定の制御アルゴリズムは、所定の２自由度制御アルゴリズムを含む（図１４のステップ５４）ことを特徴とする。

この構成によれば、制御入力が所定の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。このため、２自由度制御アルゴリズムとして、例えば目標値フィルタ型２自由度制御アルゴリズムを用いた場合、目標値フィルタアルゴリズムにより、目標バルブリフトへのバルブリフトの追従速度を適切に設定することができるとともに、フィードバック制御アルゴリズムにより、目標バルブリフトへのバルブリフトの追従挙動を適切に設定することができる。それにより、バルブリフトを、オーバーシュートの発生を回避しながら、目標バルブリフトに精度良く追従させることができる。その結果、可動部が規制部に当接する際の衝撃力を確実に低減することができる。

請求項５に係る発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置１において、外乱抑制パラメータ設定手段は、当接判定手段により可動部が規制部に当接していると判定されている状態で、減速状態判定手段により可動部の減速状態が終了していると判定されたとき（図１６のステップ７４：ＹＥＳ、図１６のステップ６９：ＹＥＳ）に、外乱抑制パラメータを、可動部が減速状態にあると判定されているときに設定された外乱抑制パラメータよりも、外乱抑制パラメータによる外乱の影響の抑制度合が増大するように設定する（図１６のステップ６６）ことを特徴とする。

この構成によれば、当接判定手段により可動部が規制部に当接していると判定されている状態で、減速状態判定手段により可動部の減速状態が終了していると判定されたときに、外乱抑制パラメータを、可動部が減速状態にあると判定されているときに設定された外乱抑制パラメータよりも、これによる外乱の影響の抑制度合が増大するように設定する。これにより、可動部が規制部に当接した後、前述したバルブリフトを目標バルブリフトに追従させるための可動部の駆動力、すなわちバルブリフトを限界リフトに保持する力が増大する。その結果、規制部に当接した後、可動部を、内燃機関の振動などで規制部から乖離させることなく、規制部に当接した状態に確実に保持できる。したがって、可動部の乖離による吸入空気量の変動を防止しながら、可変吸気量機構による吸入空気量の制御を精度良く行うことができる。

請求項６に係る発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の内燃機関の制御装置１において、外乱抑制パラメータ設定手段は、減速状態判定手段により可動部の減速状態が開始したと判定された後に、目標バルブリフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄおよびバルブリフトＬｉｆｔｉｎの少なくとも一方が、所定の限界リフトで規定される所定の範囲内にあり、かつ所定の限界リフト以外の値になったときに、外乱抑制パラメータを、可動部が減速状態にあると判定されているときに設定された外乱抑制パラメータよりも、外乱抑制パラメータによる外乱の影響の抑制度合が増大するように設定する（図１６のステップ６１および６６）ことを特徴とする。

この構成によれば、減速状態判定手段により可動部の減速状態が開始したと判定された後に、目標バルブリフトおよび／またはバルブリフトが、上記の所定の範囲内にあり、かつ限界リフト以外の値になったときに、外乱抑制パラメータを、可動部が減速状態にあると判定されているときに設定された外乱抑制パラメータよりも、外乱の影響の抑制度合が増大するように設定する。これにより、規制部への可動部の当接に伴う可変吸気量機構の制御の実行中に、これと並行して実行されるバルブリフトの制御により目標バルブリフトおよび／またはバルブリフトが上記のような値になったとき、すなわち一旦、当接した可動部が規制部から離れる方向にバルブリフトを制御するとき、および／またはバルブリフトが実際にそのように制御されたときに、バルブリフトを目標バルブリフトに追従させるための可動部の駆動力を増大させることができるので、目標バルブリフトへのバルブリフトの追従性を向上させることができる。

したがって、例えば、可動部が規制部に当接し、バルブリフトが限界リフトになった状態で、可動部が規制部から離れる方向に吸入空気量を迅速に変化させるような過渡時において、吸入空気量を所望の値に迅速に収束させることができるので、良好なドライバビリティーを確保することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について説明する。図１は、本発明の制御装置１を適用した内燃機関（以下「エンジン」という）３の概略構成を示している。図１および図３に示すように、エンジン３は、車両（図示せず）に搭載された、４つの気筒３ａおよびピストン３ｂ（いずれも１つのみ図示）を有する直列４気筒ＤＯＨＣ型のガソリンエンジンである。また、エンジン３は、各気筒３ａの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を駆動するための、吸気カムシャフト５および吸気カム６を有する可変式吸気動弁機構４０と、排気弁７を駆動するための、排気カムシャフト８および排気カム９を有する排気動弁機構３０を備えている。

吸気弁４のステム４ａは、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。吸気弁４には、上下のスプリングシート４ｃ，４ｄと、これらの間に配置されたバルブスプリング４ｅが設けられており（図４参照）、吸気弁４は、このバルブスプリング４ｅによって、閉弁方向に付勢されている。

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に回転自在に取り付けられている。また、吸気カムシャフト５は、その一端部に吸気スプロケットが同軸に固定されており、この吸気スプロケットおよびタイミングベルト（いずれも図示せず）を介して、クランクシャフト３ｄに連結されている。これにより、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。吸気カム６は、気筒３ａごとに、吸気カムシャフト５と一体に設けられている。

可変式吸気動弁機構４０は、吸気カム６の回転に伴って、各気筒３ａの吸気弁４を開閉するとともに、吸気弁４のリフトを無段階に変更する。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）Ｌｉｆｔｉｎは、吸気弁４の最大ストロークを表すものとする。

排気弁７のステム７ａは、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。また、排気弁７には、上下のスプリングシート７ｃ，７ｄと、これらの間に配置されたバルブスプリング７ｅが設けられている。排気弁７は、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。

排気カムシャフト８は、その一端部に排気スプロケット（図示せず）が同軸に固定されており、この排気スプロケットおよび前記タイミングベルトを介して、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。排気カム９は、気筒３ａごとに、排気カムシャフト８と一体に設けられている。

排気動弁機構３０は、ロッカアーム３１を有しており、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って、バルブスプリング７ｅの付勢力に抗しながら、排気弁７を開閉する。

エンジン３には、クランク角センサ２０（運転状態検出手段）および水温センサ２１（運転状態検出手段）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、制御装置１の後述するＥＣＵ２に出力する。

ＣＲＫ信号は、所定クランク角（例えば１０゜）ごとに出力され、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。ＴＤＣ信号は、各気筒３ａのピストン３ｂが吸気行程の開始時の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、４気筒タイプの本例では、クランク角１８０゜ごとに出力される。

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３ｅ内を循環する冷却水の温度を表すものである。

また、エンジン３の吸気管１０には、上流側から順に、エアーフローセンサ２２、スロットル弁機構１１（可変吸気量機構）、スロットル弁開度センサ２３、吸気管内絶対圧センサ２４、吸気温センサ２５、および燃料噴射弁１２が設けられている。

エアーフローセンサ２２は、熱線式エアフローメータで構成されており、スロットル弁機構１１のスロットル弁１１ａを通過する吸入空気量（以下「ＴＨ通過吸入空気量」という）Ｇｔｈを検出し、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。

スロットル弁機構１１は、スロットル弁１１ａおよびこれを開閉させるＴＨアクチュエータ１１ｂを有している。スロットル弁１１ａは、吸気管１０に回動自在に設けられており、この回動の変化により吸入空気量を変化させる。ＴＨアクチュエータ１１ｂは、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、後述するスロットル制御入力Ｕｔｈに応じた駆動信号がＥＣＵ２から入力されることにより駆動され、それにより、スロットル弁１１ａの開度（以下「スロットル弁開度」という）ＴＨが制御される。スロットル弁開度センサ２３は、スロットル弁開度ＴＨを検出し、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。

また、スロットル弁機構１１には、ロック機構（図示せず）が設けられており、このロック機構により、スロットル制御入力Ｕｔｈが、後述する故障時用値Ｕｔｈ＿ｆｓに設定されているときや、断線などによりスロットルアクチュエータ１１ｂに入力されないときには、スロットル弁機構１１の動作がロックされる。すなわち、スロットル弁機構１１によるスロットル弁開度ＴＨの変更が禁止され、スロットル弁開度ＴＨが最小値ＴＨ＿Ｌに保持される。なお、この最小値ＴＨ＿Ｌは、バルブリフトＬｉｆｔｉｎが後述する最小値Ｌｉｆｔｉｎ＿Ｌ（所定の限界リフト）に保持されている場合において、所定の故障時用吸入空気量が確保されるように設定されている。この故障時用吸入空気量は、停車中で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ともに、走行中では低速走行状態を維持できるように設定されている。

吸気管１０のスロットル弁１１ａよりも下流側の部分は、サージタンク１０ａになっており、このサージタンク１０ａに、吸気管内絶対圧センサ２４および吸気温センサ２５が設けられている。吸気管内絶対圧センサ２４は、例えば半導体圧力センサなどで構成され、吸気管１０内の絶対圧（以下「吸気管内絶対圧」という）ＰＢＡを検出し、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。吸気温センサ２５は、サーミスタで構成されており、吸気管１０内の温度（以下「吸気温」という）ＴＡを検出して、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。

燃料噴射弁１２は、燃料を吸気管１０内に噴射するものであり、その燃料噴射タイミングおよび噴射量は、ＥＣＵ２からの駆動信号によって制御される。

また、エンジン３のシリンダヘッド３ｃには、点火プラグ１３が取り付けられており、この点火プラグ１３の点火時期もまた、ＥＣＵ２によって制御される（図２参照）。

次に、図４〜図７を参照しながら、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、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などで構成されている。

この可変バルブリフト機構５０は、吸気カム６の回転に伴って吸気弁４を開閉するとともに、バルブリフトＬｉｆｔｉｎを所定の最大値Ｌｉｆｔｉｎ＿Ｈと最小値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を有している。

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、シリンダヘッド３ｃに固定されたロッカアームシャフト５６に回動自在に取り付けられるとともに、他端部は、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いる。

また、ロッカアーム５２の上ピン５５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。

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、吸気弁４のステム４ａに当接しており、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。

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（可動部）に連結されている。

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、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を有している。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。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。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の一端部に固定されている。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に回動自在に支持されている。長アーム６４および短アーム６５は、回動軸６６を中心として、これと一体に回動する。

さらに、短アーム６５の回転軸６６と逆側の端部には、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。また、短アーム６５の付近には、最小リフトストッパ６７ａ（規制部）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の回動範囲が後述するように規制される。

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Ｕｌｉｆｔｉｎ（制御入力）がリフトアクチュエータ６０に入力されると、モータ６１のねじ軸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の回動に伴う連結軸５９の移動により、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。

図５（ａ）に示すように、短アーム６５が同図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、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が同図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、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。

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、２点鎖線で示す最小リフト位置との間に規制される。

下リンク５４が最大リフト位置にある場合、ロッカアーム機構５１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。

一方、下リンク５４が最小リフト位置にある場合、ロッカアーム機構５１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。

以上により、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。

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。

また、この可変バルブリフト機構５０には、ロック機構（図示せず）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Ｕｌｉｆｔｉｎが、後述する故障時用値Ｕｌｉｆｔｉｎ＿ｆｓに設定されているときや、断線などにより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、スロットル弁開度ＴＨが前述した最小値ＴＨ＿Ｌに保持されている場合において、前述した故障時用吸入空気量が確保されるように設定されている。

さらに、エンジン３には、回動角センサ２６（バルブリフト検出手段）が設けられており（図２参照）、この回動角センサ２６は、短アーム６５の回動角θｌｉｆｔを検出し、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。この短アーム６５の回動角θｌｉｆｔは、短アーム６５が最大リフト位置と最小リフト位置との間のどの位置にあるかを表すものであり、ＥＣＵ２は、この回動角θｌｉｆｔに基づき、バルブリフトＬｉｆｔｉｎを算出する。

また、図２に示すように、ＥＣＵ２には、アクセル開度センサ２７（運転状態検出手段）からアクセルペダル（図示せず）の踏み込み量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを表す検出信号が、電流センサ２８からリフトアクチュエータ６０のモータ６１を実際に流れる電流の値（以下「電流値」という）Ｉｍｏｔを表す検出信号が、それぞれ出力される。

さらに、車両には、イグニッション・スイッチ（以下「ＩＧ・ＳＷ」という）２９が設けられている。このＩＧ・ＳＷ２９は、イグニッションキー（図示せず）の操作に応じ、そのＯＮ／ＯＦＦ状態を表す信号をＥＣＵ２に出力する。

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、このＲＡＭは、バックアップ電源によって、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およびスイッチ２０〜２９の検出信号などに応じて、エンジン３の運転状態を判別し、バルブリフトＬｉｆｔｉｎおよびスロットル弁開度ＴＨを制御することによって、吸入空気量を制御する。なお、本実施形態では、ＥＣＵ２によって、運転状態検出手段、加速度パラメータ算出手段、当接判定手段、制御手段、バルブリフト検出手段、目標バルブリフト決定手段、制御入力算出手段、減速状態判定手段、外乱抑制パラメータ設定手段および保持判定手段が構成されている。

なお、上記の吸入空気量の制御は、エンジン３の低〜高負荷運転時には、主としてバルブリフトＬｉｆｔｉｎによって行われる。また、極低〜低負荷運転時には、吸入空気量がもともと小さく、これをきめ細かく制御することが要求されるため、バルブリフトＬｉｆｔｉｎを最小値Ｌｉｆｔｉｎ＿Ｌに保持した状態でスロットル弁開度ＴＨを制御することによって、吸入空気量の制御が行われる。

次に、図８を参照しながら、ＥＣＵ２で行われる上述した吸入空気量の制御を含む処理について説明する。本処理は、所定の制御周期ΔＴ（例えば５ｍｓｅｃ）ごとに実行される。まず、ステップ１では、過電流判定処理を実行する。本処理は、可変バルブリフト機構５０における可動部品の固着や故障などに起因して、リフトアクチュエータ６０のモータ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。次いで、過電流判定処理の結果に応じ、吸入空気量制御処理を実行し（ステップ２）、本処理を終了する。

次に、上記の過電流判定処理について、図９を参照しながら説明する。まず、ステップ１０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。この答がＮＯのときには、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（ステップ１１）。

この答が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、積算値ＳＩｍｏｔを値０に設定した（ステップ１２）後、本処理を終了する。

一方、ステップ１１の答がＹＥＳで、Ｉｍｏｔ≧Ｉｍｏｔ＿ｍａｘのときには、積算値ＳＩｍｏｔを次式（１）により算出し（ステップ１３）、ＲＡＭ内に記憶する。

ＳＩｍｏｔ（ｋ）＝ＳＩｍｏｔ（ｋ−１）
＋Ｉｍｏｔ（ｋ）・Ｓｔｉｍｅ ……（１）

上記式（１）において、Ｓｔｉｍｅは、サンプリング周期であり、この場合、前述した制御周期ΔＴに等しい。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。

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表す。

次いで、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（ステップ１４）。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。この答がＮＯのときには、本処理を終了する。一方、ステップ１４の答が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、そのことを表すために、第１過電流判定フラグＦ＿Ｉｍｏｔ＿ｅｍｇ１を「１」にセットし（ステップ１５）、ＲＡＭ内に記憶する。

次に、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（ステップ１６）。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よりも大きな値に設定されている。

上記ステップ１６の答がＮＯのときには、本処理を終了する。一方、上記ステップ１６の答が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、そのことを表すために、第２過電流判定フラグＦ＿Ｉｍｏｔ＿ｅｍｇ２を「１」にセットし（ステップ１７）、ＲＡＭ内に記憶する。次いで、本処理を終了する。

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」にセットされると、前記ステップ１０の答がＹＥＳとなり、その場合には、リセットフラグＦ＿ＲＥＳＥＴが「１」であるか否かを判別する（ステップ１８）。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」にセットされる。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」にセットされる。

このステップ１８の答がＮＯのときは、そのまま本処理を終了する。一方、ステップ１８の答がＹＥＳのときには、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した（ステップ１９）後、前記ステップ１１以降を実行する。

次いで、図８のステップ２の吸入空気量制御処理について、図１０を参照しながら説明する。本処理は、吸入空気量を制御するために、リフト制御入力Ｕｌｉｆｔｉｎおよびスロットル制御入力Ｕｔｈを算出するものである。まず、ステップ３０では、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・ＳＷ２９の出力状態に応じて、エンジン始動中すなわちクランキング中と判定されたときに「１」にセットされる。

上記ステップ３０の答がＹＥＳで、エンジン始動中のときには、エンジン水温ＴＷに応じ、図１１に示すテーブルを検索することによって、目標吸入空気量の始動時用値Ｇｃｙｌ＿ｃｍｄ＿ｃｒｋを算出する（ステップ３１）。同図に示すように、このテーブルでは、目標吸入空気量の始動時用値Ｇｃｙｌ＿ｃｍｄ＿ｃｒｋは、エンジン水温ＴＷが低いほど、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、エンジン３のフリクションが大きく、その始動がしにくいので、吸入空気量を大きくする必要があるためである。

次いで、目標吸入空気量Ｇｃｙｌ＿ｃｍｄを上記始動時用値Ｇｃｙｌ＿ｃｍｄ＿ｃｒｋに設定する（ステップ３２）。次に、後述するように、バルブリフト制御処理を実行する（ステップ３３）とともに、スロットル制御処理を実行した（ステップ３４）後、本処理を終了する。

一方、前記ステップ３０の答がＮＯで、エンジン始動中でないときには、アクセル開度ＡＰが所定値ＡＰＲＥＦよりも小さいか否かを判別する（ステップ３５）。この答がＹＥＳで、アクセルペダルが踏み込まれていないときには、触媒暖機タイマの計時値Ｔｃａｔが所定値Ｔｃａｔｌｍｔよりも小さいか否かを判別する（ステップ３６）。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。なお、触媒暖機制御処理は、エンジン３の排気管に設けられた排ガス浄化用の触媒（いずれも図示せず）を活性化するために行われるものである。

このステップ３６の答がＹＥＳで、Ｔｃａｔ＜Ｔｃａｔｌｍｔのとき、すなわち、触媒暖機制御の実行中のときには、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、図１２に示すマップを検索することによって、目標吸入空気量の触媒暖機用値Ｇｃｙｌ＿ｃｍｄ＿ａｓｔを算出する（ステップ３７）。同図において、ＴＷ１〜ＴＷ３は、エンジン水温ＴＷの第１〜第３の所定値（ＴＷ１＜ＴＷ２＜ＴＷ３）である。なお、目標吸入空気量の触媒暖機用値Ｇｃｙｌ＿ｃｍｄ＿ａｓｔは、エンジン水温Ｔが第１〜第３の所定値ＴＷ１〜ＴＷ３以外のときには、補間演算によって算出される。

また、目標吸入空気量の触媒暖機用値Ｇｃｙｌ＿ｃｍｄ＿ａｓｔ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本来的に長くなるので、排気ガスボリュームを大きくすることによって、触媒の活性化に要する時間をより短縮するためである。さらに、このマップでは、目標吸入空気量の触媒暖機用値Ｇｃｙｌ＿ｃｍｄ＿ａｓｔ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長くなるのに伴い、エンジン３の暖機が進むことで、フリクションが低下するので、その場合には、目標吸入空気量Ｇｃｙｌ＿ｃｍｄ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るためである。

次いで、目標吸入空気量Ｇｃｙｌ＿ｃｍｄを上記触媒暖機用値Ｇｃｙｌ＿ｃｍｄ＿ａｓｔに設定した（ステップ３８）後、前記ステップ３３以降を実行する。

一方、前記ステップ３５または３６の答がＮＯのとき、すなわちアクセルペダルが踏み込まれているとき、またはＴｃａｔ≧Ｔｃａｔｌｍｔであるときには、目標吸入空気量の通常運転用値Ｇｃｙｌ＿ｃｍｄ＿ｄｒｖを、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに応じ、図１３に示すマップを検索することによって算出する（ステップ３９）。同図において、ＡＰ１〜ＡＰ３は、アクセル開度ＡＰの第１〜第３の所定値（ＡＰ１＞ＡＰ２＞ＡＰ３）である。なお、目標吸入空気量の通常運転用値Ｇｃｙｌ＿ｃｍｄ＿ｄｒｖは、アクセル開度ＡＰが第１〜第３の所定値ＡＰ１〜ＡＰ３以外のときには、補間演算によって算出される。

このマップでは、目標吸入空気量の通常運転用値Ｇｃｙｌ＿ｃｍｄ＿ｄｒｖ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の負荷が高いことで、より大きな吸入空気量が要求されるためである。

次いで、目標吸入空気量Ｇｃｙｌ＿ｃｍｄを上記通常運転値Ｇｃｙｌ＿ｃｍｄ＿ｄｒｖに設定した（ステップ４０）後、前記ステップ３３以降を実行する。

次に、図１０のステップ３３のバルブリフト制御処理について、図１４を参照しながら説明する。本処理は、可変バルブリフト機構５０を制御するための前述したリフト制御入力Ｕｌｉｆｔｉｎを算出するものである。まず、ステップ５０では、エンジン回転数ＮＥ、および前記ステップ３２、３８または４０で設定した目標吸入空気量Ｇｃｙｌ＿ｃｍｄに応じ、図１５に示すマップを検索することによって、バルブリフトＬｉｆｔｉｎの目標値である目標バルブリフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄを算出する。同マップにおいて、Ｇｃｙｌ＿ｃｍｄ１〜Ｇｃｙｌ＿ｃｍｄ３は、目標吸入空気量Ｇｃｙｌ＿ｃｍｄの第１〜第３の所定値（Ｇｃｙｌ＿ｃｍｄ１＜Ｇｃｙｌ＿ｃｍｄ２＜Ｇｃｙｌ＿ｃｍｄ３）である。なお、目標バルブリフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄは、目標吸入空気量Ｇｃｙｌ＿ｃｍｄが第１〜第３の所定値Ｇｃｙｌ＿ｃｍｄ１〜Ｇｃｙｌ＿ｃｍｄ３以外のときには、補間演算によって求められる。

また、上記のマップでは、目標バルブリフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄは、エンジン回転数ＮＥが高いほど、または目標吸入空気量Ｇｃｙｌ＿ｃｍｄ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、または目標吸入空気量Ｇｃｙｌ＿ｃｍｄ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ためである。さらに、目標吸入空気量Ｇｃｙｌ＿ｃｍｄが第１所定値Ｇｃｙｌ＿ｃｍｄ１で、かつエンジン回転数ＮＥが所定値ＮＥＲＥＦ（例えば１１００ｒｐｍ）のときには、目標バルブリフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄは、前述したバルブリフトＬｉｆｔｉｎの最小値Ｌｉｆｔｉｎ＿Ｌよりも若干大きな所定値Ｌｉｆｔｉｎ＿ｓｔｂに設定されている。さらに、Ｇｃｙｌ＿ｃｍｄ＝Ｇｃｙｌ＿ｃｍｄ１かつＮＥ＜ＮＥＲＥＦのとき、すなわちエンジン３の極低〜低負荷運転状態のときには、目標バルブリフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄは、最小値Ｌｉｆｔｉｎ＿Ｌよりも小さな値に設定されている。これは、短アーム６５や最小リフトストッパ６７ａの量産による個体差や経年変化にかかわらず、上記のような極低〜低負荷運転状態のときに、短アーム６５を最小リフトストッパ６７ａに確実に当接させることによって、バルブリフトＬｉｆｔｉｎを最小値Ｌｉｆｔｉｎ＿Ｌに確実に保持するためである。

次いで、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（ステップ５１）。この答がＹＥＳで、可変バルブリフト機構５０が故障しているときには、リフト制御入力Ｕ＿Ｌｉｆｔｉｎを所定の故障時用値Ｕ＿Ｌｉｆｔｉｎ＿ｆｓに設定した（ステップ５２）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。

一方、ステップ５１の答がＮＯで、Ｆ＿Ｉｍｏｔ＿ｅｍｇ２＝０、すなわち可変バルブリフト機構５０が正常であるときには、後述する当接判定処理を実行する（ステップ５３）とともに、リフト制御入力Ｕｌｉｆｔｉｎを算出した（ステップ５４）後、本処理を終了する。

このリフト制御入力Ｕｌｉｆｔｉｎの算出は、バルブリフトＬｉｆｔｉｎ、および前記ステップ５０で算出した目標バルブリフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄに基づき、次の式（２）〜（８）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って行われる。すなわち、リフト制御入力Ｕｌｉｆｔｉｎは、バルブリフトＬｉｆｔｉｎを目標バルブリフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄに追従・収束させるための値として算出される。

この制御アルゴリズムでは、まず、式（２）に示す目標値フィルタアルゴリズムすなわち一次遅れフィルタアルゴリズムにより、目標バルブリフトのフィルタ値Ｌｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄ＿ｆが算出される。同式（２）において、ＰＯＬＥ＿ｆ＿ｌｆは、目標値フィルタ設定パラメータであり、上記ステップ５３の当接判定処理において、−１＜ＰＯＬＥ＿ｆ＿ｌｆ＜０の関係が成立する値に設定される。

次いで、式（３）〜（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、リフト制御入力Ｕｌｉｆｔｉｎが算出される。すなわち、式（３）に示すように、リフト制御入力Ｕｌｉｆｔｉｎは、等価制御入力Ｕｅｑ＿ｌｆ、到達則入力Ｕｒｃｈ＿ｌｆおよび適応則入力Ｕａｄｐ＿ｌｆの総和として算出される。

等価制御入力Ｕｅｑ＿ｌｆは、式（４）により算出される。同式（４）において、ａ１＿ｌｆ，ａ２＿ｌｆ，ｂ１＿ｌｆ，ｂ２＿ｌｆは、後述する式（９）のプラントモデルのモデルパラメータを示しており、所定値にそれぞれ設定されている。また、ＰＯＬＥ＿ｌｆは、切換関数設定パラメータ（外乱抑制パラメータ）であり、当接判定処理において、−１＜ＰＯＬＥ＿ｌｆ＜０の関係が成立する値に設定される。

また、到達則入力Ｕｒｃｈ＿ｌｆは、式（５）により算出される。同式（５）において、Ｋｒｃｈ＿ｌｆは、所定の到達則ゲインを表しており、σ＿ｌｆは、式（６）のように定義される切換関数である。同式（６）のＥ＿ｌｆは、式（７）により算出される追従誤差である。さらに、適応則入力Ｕａｄｐ＿ｌｆは、式（８）により算出される。同式において、Ｋａｄｐ＿ｌｆは、所定の適応則ゲインを表している。

以上の式（２）〜（８）は次のようにして導出される。すなわち、プラントを、リフト制御入力Ｕｌｉｆｔｉｎを入力とし、バルブリフトＬｉｆｔｉｎ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、次式（９）が得られる。この式（９）のモデルに基づき、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、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（２）〜（８）が導出される。

以上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は、次のような特性を有している。すなわち、目標値フィルタ設定パラメータＰＯＬＥ＿ｆ＿ｌｆを−１＜ＰＯＬＥ＿ｆ＿ｌｆ＜０の範囲内で変更することによって、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、すなわち目標バルブリフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄへのバルブリフトＬｉｆｔｉｎの追従速度が変化する。具体的には、この追従速度は、目標値フィルタ設定パラメータＰＯＬＥ＿ｆ＿ｌｆが値−１に近いほど、より低くなる。このため、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ことによって、バルブリフトＬｉｆｔｉｎを目標バルブリフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄに追従させる際のリフト制御入力Ｕｌｉｆｔｉｎが小さくなり、その結果、電流値Ｉｍｏｔがより小さくなるとともに、バルブリフトＬｉｆｔｉｎを目標バルブリフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄに追従させるための短アーム６５の駆動力がより小さくなる。

また、切換関数設定パラメータＰＯＬＥ＿ｌｆを−１＜ＰＯＬＥ＿ｌｆ＜０の範囲内で変更することによって、値０への追従誤差Ｅ＿ｌｆの収束速度および収束挙動、すなわち目標バルブリフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄへのバルブリフトＬｉｆｔｉｎの追従速度および追従挙動が変化する。言い換えれば、リフトアクチュエータ６０に加えられる外乱の影響の抑制度合（以下、単に「外乱抑制度合」という）が変化する。具体的には、切換関数設定パラメータＰＯＬＥ＿ｌｆが値−１に近いほど、より大きな追従誤差Ｅ＿ｌｆの発生が許容され、外乱抑制度合がより低くなる。このため、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ことによって、追従誤差Ｅ＿ｌｆが発生した際のリフト制御入力Ｕｌｉｆｔｉｎが小さくなり、その結果、電流値Ｉｍｏｔがより小さくなるとともに、バルブリフトＬｉｆｔｉｎを目標バルブリフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄに追従させるための短アーム６５の駆動力がより小さくなる。

次に、図１６を参照しながら、図１４の前記ステップ５３の当接判定処理について説明する。本処理は、可変バルブリフト機構５０の短アーム６５が最小リフトストッパ６７ａに当接しているか否かを判定するとともに、その判定結果に応じて、切換関数設定パラメータＰＯＬＥ＿ｌｆおよび目標値フィルタ設定パラメータＰＯＬＥ＿ｆ＿ｌｆを設定するものである。

まず、ステップ６０では、判定パラメータＷＶｌｉｆｔｉｎ（加速度パラメータ）を算出する。この判定パラメータＷＶｌｉｆｔｉｎは、最小リフトストッパ６７ａへの短アーム６５の当接の有無を判定するのに用いられるものであり、リフト偏差ＤＬ（ｋ）に基づき、図１７に示す判定パラメータ算出部７０（加速度パラメータ算出手段）によって算出される。このリフト偏差ＤＬ（ｋ）は、バルブリフトの今回値Ｌｉｆｔｉｎ（ｋ）と前回値Ｌｉｆｔｉｎ（ｋ−１）との偏差（＝Ｌｉｆｔｉｎ（ｋ）−Ｌｉｆｔｉｎ（ｋ−１））である。なお、上記の判定パラメータ算出部７０は、ＥＣＵ２で構成されている。

判定パラメータ算出部７０は、第１フィルタ７１、第１ダウンサンプラ７２、第２フィルタ７３、および第２ダウンサンプラ７４を有している。

第１フィルタ７１は、ローパスフィルタであり、図１８に示すようなゲイン特性および位相特性を有しており、前述した制御周期ΔＴごとに、上記のリフト偏差ＤＬ（ｋ）をサンプリングし、フィルタリングすることによって、第１フィルタ値ＤＬｆ（ｋ）を生成し、第１ダウンサンプラ７２に出力する。具体的には、リフト偏差ＤＬ（ｋ）のうち、リフト偏差ＤＬ（ｋ）のサンプリング周波数の１／２の周波数に相当する所定の第１周波数ω以上の周波数域の成分を除去する。また、リフト偏差ＤＬ（ｋ）のうちの第１周波数ωよりも低い所定周波数ωｒｅｆ以下の低周波数域ＬωＡの成分に対するゲインは、値１よりも大きな所定値ＧＲＥＦに設定されており、それにより、この低周波数域ＬωＡの成分が増幅される。なお、第１フィルタ値ＤＬｆ（ｋ）は次式（１０）によって算出（生成）される。
ＤＬｆ（ｋ）＝α・ＤＬ（ｋ）＋α・ＤＬ（ｋ−１） …… （１０）
ここで、αは所定値（例えば０．７０７１）である。

第１ダウンサンプラ７２は、制御周期ΔＴごとに入力された第１フィルタ値ＤＬｆ（ｋ）を１つおきにサンプリングすることによって間引き、サンプリングした第１フィルタ値ＤＬｆ（ｍ）を、第２フィルタ７３に出力する。

第２フィルタ７３は、第１フィルタ７０とほぼ同様に構成されており、入力された第１フィルタ値ＤＬｆ（ｍ）をフィルタリングすることによって、第２フィルタ値ＤＬｆ’（ｍ）を生成し、第２ダウンサンプラ７４に出力する。具体的には、第２フィルタ７３は、第１フィルタ値ＤＬｆ（ｍ）のうちの、第１フィルタ値ＤＬｆ（ｍ）の入力の周期に対応する周波数の１／２の周波数、すなわち上記の第１周波数ωの１／２の周波数である所定の第２周波数ω／２以上の周波数域の成分を除去する。また、第１フィルタ値ＤＬｆ（ｍ）のうちの、第２周波数ω／２よりも低い所定周波数以下の低周波数域に対するゲインは、値１よりも大きな所定値に設定されており、それにより、この低周波数域の成分が増幅される。なお、第２フィルタ値ＤＬｆ’（ｍ）は、次式（１１）によって算出（生成）される。
ＤＬｆ’（ｍ）＝α・ＤＬｆ（ｍ）＋α・ＤＬｆ（ｍ−１） ……（１１）

第２ダウンサンプラ７４は、入力された第２フィルタ値ＤＬｆ’（ｍ）を１つおきにサンプリングすることによって間引き、判定パラメータＷＶｌｉｆｔｉｎ（ｋ）として出力する。

以上のように、リフト偏差ＤＬに、上述したフィルタリング処理および間引き処理を繰り返し施すことによって、判定パラメータＷＶｌｉｆｔｉｎが算出（生成）される。これにより、図１９に示すように、判定パラメータＷＶｌｉｆｔｉｎは、高周波数域の成分に含まれるノイズが除去されるとともにリフト偏差ＤＬの低周波数域の成分が増幅されるように算出され、それにより、リフト偏差ＤＬのＳＮ比を改善した値として得られる。また、上述したフィルタリング処理は、微分的機能を有しているため、以上のようにして算出された判定パラメータＷＶｌｉｆｔｉｎは、バルブリフトＬｉｆｔｉｎの変化率の微分値、すなわち回動する短アーム６５の加速度を表す。

図１６に戻り、前記ステップ６０に続くステップ６１では、バルブリフトＬｉｆｔｉｎ、および図１４の前記ステップ５０で算出した目標バルブリフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄがいずれも、前述した所定値Ｌｉｆｔｉｎ＿ｓｔｂ以下であるか否かを判別する。

この答がＮＯのときには、ステップ６２、６３および６４において、低リフトフラグＦ＿ｌｏｗｌｉｆｔ、保持フラグＦ＿ｐｒｅｓｓｍｏｄ、および当接開始フラグＦ＿ｃｏｎｔｍｏｄを、それぞれ「０」にリセットする。次に、図９の前記ステップ１５でセットされた第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（ステップ６５）。

この答がＮＯのときには、切換関数設定パラメータＰＯＬＥ＿ｌｆおよび目標値フィルタ設定パラメータＰＯＬＥ＿ｆ＿ｌｆを、所定の通常時用値ＰＯＬＥ＿ｂａｓｅおよびＰＯＬＥ＿ｆ＿ｂａｓｅ（例えばそれぞれ−０．４、−０．９）にそれぞれ設定した（ステップ６６）後、本処理を終了する。

一方、ステップ６５の答がＹＥＳで、Ｆ＿Ｉｍｏｔ＿ｅｍｇ１＝１、すなわち、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、切換関数設定パラメータＰＯＬＥ＿ｌｆおよび目標値フィルタ設定パラメータＰＯＬＥ＿ｆ＿ｌｆを、所定の過電流時用値ＰＯＬＥ＿ｉｍｏｔおよびＰＯＬＥ＿ｆ＿ｉｍｏｔにそれぞれ設定した（ステップ６７）後、本処理を終了する。

この過電流時用値ＰＯＬＥ＿ｉｍｏｔは、上記の通常時用値ＰＯＬＥ＿ｂａｓｅよりも値−１に近い値（−１＜ＰＯＬＥ＿ｉｍｏｔ＜ＰＯＬＥ＿ｂａｓｅ）に設定されており、例えば−０．８である。また、目標値フィルタ設定パラメータの過電流時用値ＰＯＬＥ＿ｆ＿ｉｍｏｔは、上記の通常時用値ＰＯＬＥ＿ｆ＿ｂａｓｅよりも値−１に近い値（−１＜ＰＯＬＥ＿ｆ＿ｉｍｏｔ＜ＰＯＬＥ＿ｆ＿ｂａｓｅ）に設定されており、例えば−０．９５である。このように設定するのは、前述したように、切換関数設定パラメータＰＯＬＥ＿ｌｆおよび目標値フィルタ設定パラメータＰＯＬＥ＿ｆ＿ｌｆが値−１に近いほど、電流値Ｉｍｏｔがより小さくなるので、このことを利用することによって、リフトアクチュエータ６０が過電流・過負荷状態に至るのを回避するためである。

一方、前記ステップ６１の答がＹＥＳで、バルブリフトＬｉｆｔｉｎおよび目標バルブリフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄがいずれも、所定値Ｌｉｆｔｉｎ＿ｓｔｂ以下で非常に小さいときには、次のステップ６８以降において、最小リフトストッパ６７ａへの短アーム６５の当接の有無を判定する。まず、ステップ６８では、バルブリフトＬｉｆｔｉｎが低リフト側に制御されているとして、そのことを表すために、低リフトフラグＦ＿ｌｏｗｌｉｆｔを「１」にセットする。

次いで、ステップ６９および７０において、保持フラグＦ＿ｐｒｅｓｓｍｏｄおよび当接開始フラグＦ＿ｃｏｎｔｍｏｄが「１」であるか否かをそれぞれ判別する。これらの答がいずれもＮＯのときには、前記ステップ６０で算出した判定パラメータＷＶｌｉｆｔｉｎが、所定の第１判定値ＷＶｃｏｌ１（例えば−３）以下であるか否かを判別する（ステップ７１）。

この答がＮＯのときには、前記ステップ６３以降を実行する。一方、ステップ７１の答がＹＥＳで、判定パラメータＷＶｌｉｆｔｉｎが第１判定値ＷＶｃｏｌ１以下になったときには、短アーム６５が最小リフトストッパ６７ａに当接し始めたと判定する。このように判定するのは、前述したように判定パラメータＷＶｌｉｆｔｉｎは、回動する短アーム６５の加速度を表すので、ＷＶｌｉｆｔｉｎ≦ＷＶｃｏｌ１の成立によって、短アーム６５が最小リフトストッパ６７ａに当接し始めることで短アーム６５の速度が減少し始めたと推定できるためである。次に、短アーム６５が最小リフトストッパ６７ａに当接し始めたことを表すために、当接開始フラグＦ＿ｃｏｎｔｍｏｄを「１」にセットする（ステップ７２）。次に、この判定を受けて、切換関数設定パラメータＰＯＬＥ＿ｌｆおよび目標値フィルタ設定パラメータＰＯＬＥ＿ｆ＿ｌｆを、所定の当接開始時用値ＰＯＬＥ＿ｌｏｗおよびＰＯＬＥ＿ｆ＿ｌｏｗにそれぞれ設定した（ステップ７３）後、本処理を終了する。

この当接開始時用値ＰＯＬＥ＿ｌｏｗは、前述した過電流時用値ＰＯＬＥ＿ｉｍｏｔよりも値−１に近い値（−１＜ＰＯＬＥ＿ｌｏｗ＜ＰＯＬＥ＿ｉｍｏｔ＜ＰＯＬＥ＿ｂａｓｅ）に設定されており、例えば−０．９９である。また、目標値フィルタ設定パラメータの当接開始時用値ＰＯＬＥ＿ｆ＿ｌｏｗは、前述した過電流時用値ＰＯＬＥ＿ｆ＿ｉｍｏｔよりも値−１に近い値（−１＜ＰＯＬＥ＿ｆ＿ｌｏｗ＜ＰＯＬＥ＿ｆ＿ｉｍｏｔ＜ＰＯＬＥ＿ｆ＿ｂａｓｅ）に設定されており、例えば−０．９７である。

上記ステップ７２により当接開始フラグＦ＿ｃｏｎｔｍｏｄが「１」にセットされると、前記ステップ７０の答がＹＥＳとなり、その場合には、判定パラメータＷＶｌｉｆｔｉｎが第２判定値ＷＶｃｏｌ２（例えば−３）以上であるか否かを判別する（ステップ７４）。

この答がＮＯのときには、前記ステップ７２以降を実行する。一方、この答がＹＥＳで、判定パラメータＷＶｌｉｆｔｉｎが第２判定値ＷＶｃｏｌ２以上になったとき、すなわち第１判定値ＷＶｃｏｌ１以下に低下していた判定パラメータＷＶｌｉｆｔｉｎが第２判定値ＷＶｃｏｌ２以上に増加したときには、短アーム６５の速度が減少のピークを過ぎていて、最小リフトストッパ６７ａへの短アーム６５の当接が終了し、バルブリフトＬｉｆｔｉｎが最小値Ｌｉｆｔｉｎ＿Ｌに保持されたと判定する。次に、そのことを表すために、保持フラグＦ＿ｐｒｅｓｓｍｏｄを「１」にセットする（ステップ７５）。次いで、前記ステップ６４以降を実行する。また、このステップ７５により保持フラグＦ＿ｐｒｅｓｓｍｏｄが「１」にセットされると、前記ステップ６９の答がＹＥＳとなり、その場合には、前記ステップ６４以降を実行する。

図２０は、上述した当接判定処理を行った場合の動作例を示している。なお、この動作例は、前述した第１および第２の判定値ＷＶｃｏｌ１，ＷＶｃｏｌ２を互いに同じ値に設定するとともに、バルブリフトＬｉｆｔｉｎが目標バルブリフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄに収束している状態から、目標バルブリフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄの減少に伴って最小値Ｌｉｆｔｉｎ＿ＬまでバルブリフトＬｉｆｔｉｎを制御する場合の動作を示している。

同図に示すように、目標バルブリフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄが減少し始めると（時点ｔ１）、バルブリフトＬｉｆｔｉｎは、目標バルブリフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄに収束するように減少する。そして、バルブリフトＬｉｆｔｉｎが最小値Ｌｉｆｔｉｎ＿Ｌに近い値になると、判定パラメータＷＶｌｉｆｔｉｎは急激に減少し始める。さらに、バルブリフトＬｉｆｔｉｎが最小値Ｌｉｆｔｉｎ＿Ｌまで減少し、短アーム６５が最小リフトストッパ６７ａに当接し始めた時に、判定パラメータＷＶｌｉｆｔｉｎが、第１判定値ＷＶｃｏｌ１を下回る（時点ｔ２）。したがって、ＷＶｌｉｆｔｉｎ≦ＷＶｃｏｌ１になったとき（ステップ７１：ＹＥＳ）に、短アーム６５が最小リフトストッパ６７ａに当接し始めたと判定することができる。また、これに伴って、それまで通常時用値ＰＯＬＥ＿ｂａｓｅに設定されていた切換関数設定パラメータＰＯＬＥ＿ｌｆが、値−１により近い当接開始時用値ＰＯＬＥ＿ｌｏｗに設定される（ステップ７３）。

さらに、その後、最小リフトストッパ６７ａへの短アーム６５の当接が終了し、バルブリフトＬｉｆｔｉｎが最小値Ｌｉｆｔｉｎ＿Ｌに保持された時に、判定パラメータＷＶｌｉｆｔｉｎは、減少した状態から増加し、第２判定値ＷＶｃｏｌ２を上回る（時点ｔ３）。したがって、判定パラメータＷＶｌｉｆｔｉｎが、第１判定値ＷＶｃｏｌ１以下になった後、第２判定値ＷＶｃｏｌ２以上になったとき（ステップ７４：ＹＥＳ）に、バルブリフトＬｉｆｔｉｎが最小値Ｌｉｆｔｉｎ＿Ｌに保持されたと判定することができる。また、これに伴って、当接開始時用値ＰＯＬＥ＿ｌｏｗに設定されていた切換関数設定パラメータＰＯＬＥ＿ｌｆが、通常時用値ＰＯＬＥ＿ｂａｓｅに設定される（ステップ６６）。

以上のように、上述した当接判定処理によれば、バルブリフトＬｉｆｔｉｎが所定値Ｌｉｆｔｉｎ＿ｓｔｂよりも大きいとき（ステップ６１：ＮＯ）、すなわち、バルブリフトＬｉｆｔｉｎを最小値Ｌｉｆｔｉｎ＿Ｌに保持せずに、バルブリフトＬｉｆｔｉｎを主体として吸入空気量を制御する場合には、切換関数設定パラメータＰＯＬＥ＿ｌｆおよび目標値フィルタ設定パラメータＰＯＬＥ＿ｆ＿ｌｆが、値０に近い通常時用値ＰＯＬＥ＿ｂａｓｅおよびＰＯＬＥ＿ｆ＿ｂａｓｅにそれぞれ設定される（ステップ６６）。これにより、目標バルブリフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄへのバルブリフトＬｉｆｔｉｎの良好な追従性が確保される。

また、短アーム６５が最小リフトストッパ６７ａに当接し始めたと判定されたとき（ステップ７１：ＹＥＳ）には、切換関数設定パラメータＰＯＬＥ＿ｌｆおよび目標値フィルタ設定パラメータＰＯＬＥ＿ｆ＿ｌｆがそれぞれ、当接開始時用値ＰＯＬＥ＿ｌｏｗおよびＰＯＬＥ＿ｆ＿ｌｏｗに設定される（ステップ７３）。

前述したように、これらの当接開始時用値ＰＯＬＥ＿ｌｏｗおよびＰＯＬＥ＿ｆ＿ｌｏｗは、通常時用値ＰＯＬＥ＿ｂａｓｅおよびＰＯＬＥ＿ｆ＿ｂａｓｅよりもそれぞれ値−１に近い値に設定されている。これにより、短アーム６５が最小リフトストッパ６７ａに当接し始めたときに、前述した目標値フィルタ型２自由度スライディングモード制御アルゴリズムの特性から明らかなように、バルブリフトＬｉｆｔｉｎを目標バルブリフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄに追従させるための短アーム６５の駆動力を低減することができる。その結果、短アーム６５が最小リフトストッパ６７ａに当接する際の衝撃力を低減できるので、短アーム６５や最小リフトストッパ６７ａの変形を回避でき、したがって、可変バルブリフト機構５０の寿命を延ばすことができる。

また、短アーム６５が最小リフトストッパ６７ａに当接するまでの間は、短アーム６５の駆動力が確保されるので、目標バルブリフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄへのバルブリフトＬｉｆｔｉｎの追従速度を低下させることなく、吸入空気量を適切な値に迅速に制御することができる。その結果、安定したエンジン３の運転状態を確保できることによって、良好なドライバビリティーを確保することができる。さらに、短アーム６５や最小リフトストッパ６７ａに緩衝材を付加する必要がないので、緩衝材を設けた場合と異なり、最小値Ｌｉｆｔｉｎ＿ＬにおけるバルブリフトＬｉｆｔｉｎのばらつきによる吸入空気量のばらつきを回避することができるとともに、緩衝材の付加による製造コストの上昇や設計の自由度の低下を回避することができる。

また、短アーム６５が最小リフトストッパ６７ａに当接したと判定された後、バルブリフトＬｉｆｔｉｎが最小値Ｌｉｆｔｉｎ＿Ｌに保持されたと判定されたとき（ステップ７４：ＹＥＳ）には、切換関数設定パラメータＰＯＬＥ＿ｌｆおよび目標値フィルタ設定パラメータＰＯＬＥ＿ｆ＿ｌｆが、通常時用値ＰＯＬＥ＿ｂａｓｅおよびＰＯＬＥ＿ｆ＿ｂａｓｅにそれぞれ設定される（ステップ６６）。これにより、バルブリフトＬｉｆｔｉｎを目標バルブリフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄに追従させるための短アーム６５の駆動力、すなわちバルブリフトＬｉｆｔｉｎを最小値Ｌｉｆｔｉｎ＿Ｌに保持する力が増大する。その結果、最小リフトストッパ６７ａに当接した後、短アーム６５を、エンジン３の振動などで最小リフトストッパ６７ａから乖離させることなく、最小リフトストッパ６７ａに当接した状態に確実に保持できる。

さらに、最小リフトストッパ６７ａへの短アーム６５の当接の開始後、その終了までの間に、目標バルブリフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄが所定値Ｌｉｆｔｉｎ＿ｓｔｂよりも大きな値に設定され、バルブリフトＬｉｆｔｉｎを増大させるように制御するときには、前記ステップ６１の答がＮＯとなり、前記ステップ６６が実行される。その結果、切換関数設定パラメータＰＯＬＥ＿ｌｆおよび目標値フィルタ設定パラメータＰＯＬＥ＿ｆ＿ｌｆが、通常時用値ＰＯＬＥ＿ｂａｓｅおよびＰＯＬＥ＿ｆ＿ｂａｓｅにそれぞれ設定される。

これにより、前述したように、短アーム６５が最小リフトストッパ６７ａに当接し始めた直後に、運転者の加速要求などによりバルブリフトＬｉｆｔｉｎを増加させる場合に、短アーム６５の駆動力をそれまでの低減している状態から、即座に増大させることができる。その結果、目標バルブリフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄへのバルブリフトＬｉｆｔｉｎの追従性を向上させることができるので、吸入空気量を適切な値に迅速に増加させることができ、したがって、良好なドライバビリティーを確保することができる。

また、最小リフトストッパ６７ａへの短アーム６５の実際の当接状況に応じて変化する短アーム６５の加速度を表す判定パラメータＷＶｌｉｆｔｉｎを用いて当接判定を行うので、この判定を、センサなどで直接検出した短アーム６５の位置に基づいて行う場合と異なり、短アーム６５や最小リフトストッパ６７ａの量産による個体差や経年変化による摩耗の影響を受けることなく、精度良く行うことができる。さらに、前述したように、判定パラメータＷＶｌｉｆｔｉｎが、リフト偏差ＤＬのＳＮ比を改善した値として得られるので、リフト偏差ＤＬに含まれるノイズの影響を抑制しながら、当接判定をさらに精度良く行うことができる。

次に、図２１を参照しながら、図１０の前記ステップ３４のスロットル制御処理について説明する。まず、ステップ８０では、前述した当接開始フラグＦ＿ｃｏｎｔｍｏｄ、保持フラグＦ＿ｐｒｅｓｓｍｏｄ、および第２過電流判定フラグＦ＿Ｉｍｏｔ＿ｅｍｇ２のいずれかが「１」であるか否かを判別する。

この答がＮＯで、当接開始フラグＦ＿ｃｏｎｔｍｏｄ、保持フラグＦ＿ｐｒｅｓｓｍｏｄ、および第２過電流判定フラグＦ＿Ｉｍｏｔ＿ｅｍｇ２がいずれも「０」のとき、すなわち、短アーム６５が最小リフトストッパ６７ａに当接しておらず、バルブリフトＬｉｆｔｉｎを主体とする吸入空気量制御を実行しているときには、バルブリフトＬｉｆｔｉｎおよびエンジン回転数ＮＥに応じ、図２２に示すマップを検索することによって、目標スロットル弁開度の通常時用値ＴＨ＿ｃｍｄ＿ｏｐを算出する（ステップ８１）。同図において、ＮＥ１〜ＮＥ３は、エンジン回転数ＮＥの第１〜第３の所定値（ＮＥ１＞ＮＥ２＞ＮＥ３）である。なお、通常時用値ＴＨ＿ｃｍｄ＿ｏｐは、エンジン回転数ＮＥが第１〜第３の所定値ＮＥ１〜ＮＥ３以外のときには、補間演算によって算出される。

また、上記のマップでは、通常時用値ＴＨ＿ｃｍｄ＿ｏｐは、バルブリフトＬｉｆｔｉｎが大きいほど、またはエンジン回転数ＮＥが高いほど、より大きな値に設定されている。これは、バルブリフトＬｉｆｔｉｎが大きいほど、またはエンジン回転数ＮＥが高いほど、エンジン３の負荷が高いことで、より大きな吸入空気量が要求されるためである。

次いで、目標スロットル弁開度ＴＨ＿ｃｍｄを、上記通常時用値ＴＨ＿ｃｍｄ＿ｏｐに設定する（ステップ８２）。次に、スロットル故障フラグＦ＿ＴＨＮＧが「１」であるか否かを判別する（ステップ８３）。このスロットル故障フラグＦ＿ＴＨＮＧは、故障判定処理（図示せず）において、スロットル弁機構１１が故障していると判定されたときに「１」にセットされるものである。

このステップ８３の答がＮＯで、スロットル弁機構１１が正常であるときには、次式（１２）〜（１５）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って、スロットル弁開度ＴＨが目標スロットル弁開度ＴＨ＿ｃｍｄに追従・収束するように、スロットル制御入力Ｕｔｈを算出した（ステップ８４）後、本処理を終了する。

この式（１２）において、Ｋｒｃｈ＿ｔｈは所定の到達則ゲインを、Ｋａｄｐ＿ｔｈは所定の適応則ゲインを表しており、σ＿ｔｈは、式（１３）のように定義される切換関数である。また、式（１３）において、Ｅ＿ｔｈは、式（１４）により算出される追従誤差である。さらに、式（１４）において、ＴＨ＿ｃｍｄ＿ｆは、目標スロットル弁開度ＴＨ＿ｃｍｄのフィルタ値であり、式（１５）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。

一方、前記ステップ８３の答がＹＥＳで、Ｆ＿ＴＨＮＧ＝１のとき、すなわちスロットル弁機構１１が故障しているときには、スロットル制御入力Ｕｔｈを、前述した故障時用値Ｕｔｈ＿ｆｓに設定した（ステップ８５）後、本処理を終了する。これにより、前述したように、スロットル弁開度ＴＨが最小値ＴＨ＿Ｌに保持され、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。

一方、前記ステップ８０の答がＹＥＳで、当接開始フラグＦ＿ｃｏｎｔｍｏｄ、保持フラグＦ＿ｐｒｅｓｓｍｏｄ、および第２過電流判定フラグＦ＿Ｉｍｏｔ＿ｅｍｇ２のいずれかが「１」であるとき、すなわち、短アーム６５が最小リフトストッパ６７ａに当接し始めたとき、またはバルブリフトＬｉｆｔｉｎが最小値Ｌｉｆｔｉｎ＿Ｌに保持されているときには、アクセル開度ＡＰおよびエンジン回転数ＮＥが、アイドル判定用の所定値ＡＰ＿ＩＤＬＥおよび所定値ＮＥ＿ＩＤＬＥよりもそれぞれ小さいか否かを判別する（ステップ８６）。

この答がＮＯで、エンジン３がアイドル以外の運転状態にあるときには、次式（１６）〜（１９）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って、実吸入空気量Ｇｃｙｌが図１０の前記ステップ３２、３８または４０で設定した目標吸入空気量Ｇｃｙｌ＿ｃｍｄに追従・収束するように、目標スロットル弁開度のリフト保持時用値ＴＨ＿ｃｍｄ＿ｇｃを算出する（ステップ８７）。次いで、目標スロットル弁開度ＴＨ＿ｃｍｄを、このリフト保持時用値ＴＨ＿ｃｍｄ＿ｇｃに設定する（ステップ８８）した後、前記ステップ８３以降を実行する。なお、実吸入空気量Ｇｃｙｌは、前述したＴＨ通過吸入空気量Ｇｔｈ、吸気管内絶対圧ＰＢＡ、および吸気温ＴＡを用いて、次式（２０）により算出される。

この式（２０）において、ＶＢは吸気管内体積を表し、Ｒは所定の気体定数を表している。また、上記式（１６）において、Ｋｒｃｈ＿ｇｃは所定の到達則ゲインを、Ｋａｄｐ＿ｇｃは所定の適応則ゲインを表しており、σ＿ｇｃは、式（１７）のように定義される切換関数である。また、式（１７）において、Ｅ＿ｇｃは、式（１８）により算出される追従誤差である。さらに、式（１８）において、Ｇｃｙｌ＿ｃｍｄ＿ｆは、目標吸入空気量Ｇｃｙｌ＿ｃｍｄのフィルタ値であり、式（１９）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。

一方、前記ステップ８６の答がＹＥＳで、エンジン３がアイドル運転状態にあるときには、次式（２１）〜（２４）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って、エンジン回転数ＮＥが所定の目標エンジン回転数ＮＥ＿ｃｍｄ（例えば６５０ｒｐｍ）に追従・収束するように、目標スロットル弁開度のアイドル時用値ＴＨ＿ｃｍｄ＿ｎｅを算出する（ステップ８９）。次いで、目標スロットル弁開度ＴＨ＿ｃｍｄを、このアイドル時用値ＴＨ＿ｃｍｄ＿ｎｅに設定した後（ステップ９０）、前記ステップ８３以降を実行する。

この式（２１）において、Ｋｒｃｈ＿ｎｅは所定の到達則ゲインを、Ｋａｄｐ＿ｎｅは所定の適応則ゲインを表しており、σ＿ｎｅは、式（２２）のように定義される切換関数である。また、式（２２）において、Ｅ＿ｎｅは、式（２３）により算出される追従誤差である。さらに、式（２３）において、ＮＥ＿ｃｍｄ＿ｆは、目標エンジン回転数ＮＥ＿ｃｍｄのフィルタ値であり、式（２４）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。

以上のように、バルブリフトＬｉｆｔｉｎが最小値Ｌｉｆｔｉｎ＿Ｌになっているときには（ステップ８０：ＹＥＳ）、エンジン回転数ＮＥやアクセル開度ＡＰに代表されるエンジン３の運転状態に応じて算出した目標吸入空気量Ｇｃｙｌ＿ｃｍｄに応じて、スロットル弁開度ＴＨが制御され（ステップ８７，８８および８４）、スロットル弁開度ＴＨを主体とする吸入空気量の制御が実行される。また、この吸入空気量の制御は、短アーム６５が最小リフトストッパ６７ａに当接し始めたと判定された直後（ステップ８０：ＹＥＳ）に、開始される。したがって、バルブリフトＬｉｆｔｉｎを主体とする吸入空気量の制御から、スロットル弁開度ＴＨを主体とする吸入空気量の制御への移行を、その制御の中断を伴うことなく、円滑に行うことができる。

さらに、バルブリフトＬｉｆｔｉｎを主体とする吸入空気量制御の実行中には（ステップ８０：ＮＯ）、これと並行して、スロットル弁開度ＴＨが、バルブリフトＬｉｆｔｉｎに応じて制御される（ステップ８１，８２および８４）。このように、スロットル弁開度ＴＨを主体とする吸入空気量の制御を開始した時点では、スロットル弁開度ＴＨがバルブリフトＬｉｆｔｉｎに適した値にすでに制御されているので、この開始の際に、スロットル弁開度ＴＨを急激に大きく変化させることなく、その適正値に迅速に変化させることができる。これにより、吸入空気量を滑らかに変化させることができるので、エンジン回転数ＮＥやエンジン３のトルクを段差なく滑らかに変化させることができる。

以上のように、本実施形態によれば、リフト制御入力ＵＬｉｆｔｉｎ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るので、目標値フィルタアルゴリズムにより、目標バルブリフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄへのバルブリフトＬｉｆｔｉｎの追従速度を適切に設定することができるとともに、フィードバック制御アルゴリズムにより、目標バルブリフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄへのバルブリフトＬｉｆｔｉｎの追従挙動を適切に設定することができる。それにより、バルブリフトＬｉｆｔｉｎを、オーバーシュートの発生を回避しながら、目標バルブリフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄに精度良く追従させることができる。その結果、短アーム６５が最小リフトストッパ６７ａに当接する際の衝撃力を確実に低減することができる。

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態は、本発明を最小リフトストッパ６７ａに適用した例であるが、最大リフトストッパ６７ｂに適用してもよい。また、本発明を、規制部を最大側または最小側に１つ、あるいは３つ以上有するタイプの可変バルブリフト機構に適用してもよく、例えば、短アーム６５の移動範囲における最小リフトストッパ６７ａと最大リフトストッパ６７ｂとの中間位置に、出没可能なストッパを設けたものに適用してもよい。

さらに、実施形態では、可変吸気量機構として、スロットル弁機構１１を用いたが、吸入空気量を変更できるものであれば、他の適当な機構を用いることもまた本発明の範囲内である。また、実施形態は、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、リフト制御入力ＵＬｉｆｔｉｎを算出する所定の制御アルゴリズムとして、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、バルブリフトＬｉｆｔｉｎが目標バルブリフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄに追従するようにリフト制御入力ＵＬｉｆｔｉｎを算出できるものであればよい。例えば、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を用いてもよい。

さらに、実施形態は、２自由度制御アルゴリズムとして、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、２自由度制御アルゴリズムはこれに限らないことは言うまでもない。例えば、２自由度制御アルゴリズムとして、１次遅れフィルタアルゴリズムなどの目標値フィルタアルゴリズムに、ＰＩＤ制御アルゴリズムなどのフィードバック制御アルゴリズムを組み合わせたものを用いてもよい。

また、実施形態では、バルブリフトＬｉｆｔｉｎが最小値Ｌｉｆｔｉｎ＿Ｌに保持されたと判定された場合と、バルブリフトＬｉｆｔｉｎまたは目標バルブリフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄが所定値Ｌｉｆｔｉｎ＿ｓｔｂよりも大きい場合のいずれにおいても、切換関数設定パラメータＰＯＬＥ＿ｌｆを通常時用値ＰＯＬＥ＿ｂａｓｅに設定したが、これに代えて、これを異なる値に設定してもよい。例えば、前者の場合には、バルブリフトＬｉｆｔｉｎを最小値Ｌｉｆｔｉｎ＿Ｌに保持するための駆動力はそれほど必要としないので、後者の場合よりも、切換関数設定パラメータＰＯＬＥ＿ｌｆを外乱抑制度合が小さくなるように設定してもよい。

さらに、短アーム６５が最小リフトストッパ６７ａに当接したと判定された後に、切換関数設定パラメータＰＯＬＥ＿ｌｆを外乱抑制度合が増大するように設定するために、バルブリフトＬｉｆｔｉｎまたは目標バルブリフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄと比較する判定値として所定値Ｌｉｆｔｉｎ＿ｓｔｂを用いたが、これに代えて、最小値Ｌｉｆｔｉｎ＿Ｌを用いてもよい。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。

本発明の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。 制御装置の概略構成を示すブロック図である。 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。 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。 （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、および（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。 （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、および（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。 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）を示す図である。 制御装置のＥＣＵによって行われる吸入空気量制御処理を含む処理を示すフローチャートである。 図８の過電流判定処理を示すフローチャートである。 図８の吸入空気量制御処理を示すフローチャートである。 図１０の処理で用いられる目標吸入空気量の始動時用値Ｇｃｙｌ＿ｃｍｄ＿ｃｒｋを算出するためのテーブルの一例を示す図である。 図１０の処理で用いられる目標吸入空気量の触媒暖機用値Ｇｃｙｌ＿ｃｍｄ＿ａｓｔを算出するためのマップの一例を示す図である。 図１０の処理で用いられる目標吸入空気量の通常運転用値Ｇｃｙｌ＿ｃｍｄ＿ｄｒｖを算出するためのマップの一例を示す図である。 図１０のバルブリフト制御処理を示すフローチャートである。 図１４の処理で用いられる目標バルブリフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄを算出するためのマップの一例を示す図である。 図１４の当接判定処理を示すフローチャートである。 判定パラメータ算出部を示すブロック図である。 第１フィルタのゲイン特性および位相特性を示す図である。 リフト偏差ＤＬ（ｋ）、第１フィルタ値ＤＬｆ（ｍ）、判定パラメータＷＶｌｉｆｔｉｎ（ｋ）のパワースペクトルを概略的に示す図である。 当接判定処理の動作例を示す図である。 図１０のスロットル制御処理を示すフローチャートである。 図２１の処理で用いる目標スロットル弁開度の通常時用値ＴＨ＿ｃｍｄ＿ｏｐを算出するためのマップの一例を示す図である。

符号の説明

１ 制御装置
２ ＥＣＵ（運転状態検出手段、加速度パラメータ算出手段、当接判定手段、
制御手段、バルブリフト検出手段、目標バルブリフト決定手段、
制御入力算出手段、減速状態判定手段、外乱抑制パラメータ設定
手段、保持判定手段）
３ エンジン
４ 吸気弁
１１ スロットル弁機構（可変吸気量機構）
５０ 可変バルブリフト機構
６５ 短アーム（可動部）
６７ａ 最小リフトストッパ（規制部）
７０ 判定パラメータ算出部（加速度パラメータ算出手段）
２０ クランク角センサ（運転状態検出手段）
２１ 水温センサ（運転状態検出手段）
２６ 回動角センサ（バルブリフト検出手段）
２７ アクセル開度センサ（運転状態検出手段）
Ｌｉｆｔｉｎ バルブリフト
Ｌｉｆｔｉｎ＿Ｌ 最小値（所定の限界リフト）
ＷＶｌｉｆｔｉｎ 判定パラメータ（加速度パラメータ）
Ｌｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄ 目標バルブリフト
ＵＬｉｆｔｉｎ リフト制御入力（制御入力）
ＰＯＬＥ＿ｌｆ 切換関数設定パラメータ（外乱抑制パラメータ）

Claims (6)

1. 可動部を駆動することによって内燃機関の吸気弁のリフトであるバルブリフトを変更するとともに、前記可動部が当接することによって前記バルブリフトを所定の限界リフトに規制する規制部を有する可変バルブリフト機構と、
   前記内燃機関の吸入空気量を変更する可変吸気量機構と、
   前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
   前記可動部の加速度を表す加速度パラメータを算出する加速度パラメータ算出手段と、
   当該算出された加速度パラメータに基づいて、前記可動部が前記規制部に当接しているか否かを判定する当接判定手段と、
   当該当接判定手段により前記可動部が前記規制部に当接していると判定されたときに、前記検出された内燃機関の運転状態に応じて、前記可変吸気量機構を制御する制御手段と、
   前記バルブリフトを検出するバルブリフト検出手段と、
   目標バルブリフトを決定する目標バルブリフト決定手段と、
   前記検出されたバルブリフトが前記決定された目標バルブリフトに追従するように、所定の制御アルゴリズムによって前記可変バルブリフト機構を制御するための制御入力を算出する制御入力算出手段と、を備え、
   前記当接判定手段は、前記加速度パラメータに基づいて、前記可動部が前記規制部に当接しており、かつ、前記可動部が減速状態にあるか否かを判定する減速状態判定手段を有し、
   前記所定の制御アルゴリズムは、前記可変バルブリフト機構に加えられる外乱の影響を抑制するための外乱抑制パラメータを含み、
   前記制御入力算出手段は、前記減速状態判定手段により前記可動部が減速状態にあると判定されているときに、前記外乱抑制パラメータを、当該判定前よりも、前記外乱抑制パラメータによる前記外乱の影響の抑制度合が小さくなるように設定する外乱抑制パラメータ設定手段を有することを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記制御手段は、前記可動部が前記規制部に当接したと判定された直後に、前記可変吸気量機構の制御を開始することを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記制御手段は、前記可動部が前記規制部に当接していないと判定されたときには、前記可変吸気量機構を、前記検出されたバルブリフトに応じて制御することを特徴とする、請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記所定の制御アルゴリズムは、所定の２自由度制御アルゴリズムを含むことを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記外乱抑制パラメータ設定手段は、前記当接判定手段により前記可動部が前記規制部に当接していると判定されている状態で、前記減速状態判定手段により前記可動部の減速状態が終了していると判定されたときに、前記外乱抑制パラメータを、前記可動部が減速状態にあると判定されているときに設定された外乱抑制パラメータよりも、前記外乱抑制パラメータによる前記外乱の影響の抑制度合が増大するように設定することを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記外乱抑制パラメータ設定手段は、前記減速状態判定手段により前記可動部の減速状態が開始したと判定された後に、前記目標バルブリフトおよび前記バルブリフトの少なくとも一方が、前記所定の限界リフトで規定される所定の範囲内にあり、かつ前記所定の限界リフト以外の値になったときに、前記外乱抑制パラメータを、前記可動部が減速状態にあると判定されているときに設定された外乱抑制パラメータよりも、前記外乱抑制パラメータによる前記外乱の影響の抑制度合が増大するように設定することを特徴とする、請求項１ないし５のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。

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