WO2006030706A1

WO2006030706A1 - 制御装置

Info

Publication number: WO2006030706A1
Application number: PCT/JP2005/016603
Authority: WO
Inventors: Kanako Shimojo; Yuji Yasui
Original assignee: Honda Motor Co., Ltd.
Priority date: 2004-09-13
Filing date: 2005-09-09
Publication date: 2006-03-23
Also published as: JP4350623B2; US7439700B2; JP2006077720A; EP1791251A4; CN101019305A; US20070290648A1; CN100555839C; EP1791251A1; TW200624663A

Abstract

　センサなどを用いることなく、アクチュエータの過負荷状態を回避できる制御装置。制御装置１のＥＣＵ２は、バルブリフトＬｉｆｔｉｎが目標バルブリフトＬｉｆｔｉｎ＿ｃｍｄに追従するように、式（２）～（５）のアルゴリズムにより、可変バルブリフト機構５０へのリフト制御入力Ｕ＿Ｌｉｆｔｉｎ算出し、可変バルブリフト機構５０を流れる電流の値Ｉｍｏｔとサンプリング周期Ｓｔｉｍｅとの積を積算することによって、積算値ＳＩｍｏｔを算出し、２つのパラメータｐｏｌｅ＿ｆ＿ｌｆ，ｐｏｌｅ＿ｌｆを、ＳＩｍｏｔ≧ＳＩｍｏｔ＿Ｊ１のときには、ＳＩｍｏｔ＜ＳＩｍｏｔ＿Ｊ１のときよりもリフト制御入力Ｕ＿Ｌｉｆｔｉｎがより小さくなるような所定の故障時用値ｐｏｌｅ＿ｆ＿ｌｆ＿Ｊ１，ｐｏｌｅ＿ｌｆ＿Ｊ１に設定する。

Description

明細書

制御装置

技術分野

[0001] 本発明は、供給電力を駆動力に変換するァクチユエータを介して制御量を制御する制御装置に関する。

背景技術

[0002] 従来、ァクチユエータとしての電動パワーステアリング装置を介して、運転者の操舵力を補助するためのアシストトルクを制御する制御装置として、特許文献 1に記載されたものが知られている。この電動パワーステアリング装置は、アシストトルクを発生する電気モータを備えており、制御装置は、電気モータの温度を検出するサーミスタと、車速を検出する車速センサなどを備えている。

[0003] この制御装置では、以下のように、サーミスタにより検出された電気モータの温度、および車速センサにより検出された車速に基づき、電気モータへの印加電圧が決定され、それにより、アシストトルクが制御される。まず、電気モータの温度を所定の上限値と比較し、電気モータの温度が上限値未満のときには、電気モータの温度を、上限値よりも低い所定の警告温度と比較する。そして、車速に応じて、電気モータの温度が警告温度未満のときには警告温度未満用のテーブルを、警告温度以上のときには警告温度以上用のテーブルをそれぞれ検索することにより、印加電圧が算出される。

[0004] 一方、電気モータの温度が所定の上限値以上のときには、電気モータの温度が焼損温度に達しているとして、印加電圧が値 0に設定される。これにより、それ以降、電気モータが停止されることで、電気モータの過負荷運転が回避され、電気モータの焼損が回避される。

[0005] また、電気モータを備えた電動パワーステアリング装置を介して、アシストトルクを制御する他の制御装置として、特許文献 2に記載されたものも知られている。この制御装置は、電気モータの雰囲気温度を検出する雰囲気温度センサと、操舵トルクを検出する操舵トルクセンサと、車速を検出する車速センサなどを備えている。 [0006] この制御装置では、操舵トルクセンサにより検出された操舵トルク、および車速センサにより検出された車速に基づき、電気モータへの供給電流が決定され、それにより、アシストトルクが制御される。また、電気モータの過負荷運転を回避するために、電気モータを流れる電流の 2乗値、および電気モータの雰囲気温度に基づき、電気モータの温度が推定され、その推定温度が判定値よりも高いときには、電気モータへの供給電流が制限される。これにより、電気モータの過負荷運転が回避され、電気モータの焼損が回避される。

[0007] 特許文献 1 :特開平 7— 112666号公報

特許文献 2：特開 2003 - 284375号公報

[0008] 上記特許文献 1の制御装置によれば、電気モータの温度検出用のサーミスタが必要となるので、その分、製造コストが上昇するとともに、サーミスタの故障時には、電気モータが過負荷状態になり、焼損などの電気モータの故障が発生するおそれがある。また、温度検出用のサーミスタを、電気モータの回転部に設置することは設計上、困難であるので、電気モータのコイル温度と相関関係のある場所の温度を、結果的に検出することになつてしまい、その結果、温度計測の遅れを生じることで、電気モータの過負荷状態の検出が遅れてしまうおそれがある。

[0009] また、上記特許文献 2の制御装置では、推定温度の算出にお、て、電気モータを流れる電流の 2乗値を用いて、るので、電流値の変化に伴う推定温度の変化度合、が大きくなつてしまう。そのため、電気モータの過熱を回避するための判定において、推定温度と比較される判定値を適切に設定するのが難しぐ誤判定を招くおそれがある。これに加えて、雰囲気温度センサが必要となるため、その分、製造コストが上昇するとともに、雰囲気温度センサの故障時には、電気モータの温度を適切に推定できなくなる。

[0010] 本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、センサなどを用いることなく、ァクチユエ一タの過負荷状態を回避できる制御装置を提供することを目的とする。発明の開示

[0011] 上記目的を達成するために、本発明の第 1の態様によれば、供給電力を駆動力に変換するァクチユエータを介して制御量を制御する制御装置であって、前記制御量を検出する制御量検出手段と、前記制御量の目標となる目標制御量を設定する目標制御量設定手段と、前記検出された制御量が前記目標制御量に追従するように、所定の制御アルゴリズムにより、前記ァクチユエータへの前記供給電力を算出する供給電力算出手段と、前記ァクチユエータに実際に供給されている電力を表す電力パラメータを検出する電力パラメータ検出手段と、当該検出された電力パラメータに基づき、前記ァクチユエータの負荷を表す負荷パラメータを算出する負荷パラメータ算出手段と、当該負荷パラメータが所定の第 1判定値以上であるか否かを判定する第 1 判定手段と、を備え、前記所定の制御アルゴリズムは、前記制御量の前記目標制御量への追従性を決定する追従パラメータ、および前記ァクチユエータに加えられる外乱の影響を抑制する度合いを決定する外乱抑制パラメータの少なくとも一方のパラメータを含み、前記供給電力算出手段は、前記少なくとも一方のパラメータを、前記第

1判定手段により前記負荷パラメータが前記所定の第 1判定値以上であると判定されているときには、当該所定の第 1判定値未満であると判定されているときよりも前記供給電力がより小さくなるような第 1の所定値に設定することを特徴とする制御装置が提供される。

この制御装置の構成によれば、供給電力算出手段により、ァクチユエータへの供給電力が、制御量が目標制御量に追従するように、所定の制御アルゴリズムにより算出され、負荷パラメータ算出手段により、ァクチユエータの負荷を表す負荷パラメータが、ァクチユエータに実際に供給されて、る電力を表す電力パラメータに基づ!/、て算出され、第 1判定手段により、負荷パラメータが所定の第 1判定値以上である力否かが判定される。さらに、所定の制御アルゴリズムが、制御量の目標制御量への追従性を決定する追従パラメータ、およびァクチユエータに加えられる外乱の影響の抑制度合いを決定する外 d乱抑制パラメータの少なくとも一方のパラメータを含んでおり、供給電力算出手段により、少なくとも一方のパラメータが、負荷パラメータが所定の第 1判定値以上であると判定されているときには、所定の第 1判定値未満であると判定されているときよりも供給電力がより小さくなるような第 1の所定値に設定される。したがつて、この所定の第 1判定値を適切に設定することにより、ァクチユエ一タが過負荷状態に近い状況において、ァクチユエータへの供給電力を確実に減少させることができ、それにより、ァクチユエ一タが過負荷状態になるのを回避することができる。すなわち、従来と異なり、センサなどを用いることなぐァクチユエ一タの過負荷状態を回避できることで、製造コストを削減できる（なお、本明細書における「制御量の検出」および「電流の値の検出」などの「検出」は、センサなどによりこれらを直接検出することに限らず、これらの値を算出することも含む)。

[0013] 好ましくは、前記電力パラメータは、前記ァクチユエータを実際に流れている電流の値であり、前記負荷パラメータ算出手段は、前記負荷パラメータを、前記検出された電流の値と当該電流が流れた時間との積を積算することによって算出する。

[0014] この好ましい態様の構成によれば、負荷パラメータが、検出された電流の値と電流が流れた時間との積を積算することによって算出されるので、前述したように、負荷パラメータを第 1判定値と比較することにより、ァクチユエ一タが過負荷状態に近い状況であるか否かを判定する場合において、電流の 2乗値に基づいて算出した値と判定値を比較する従来の手法と比べて、第 1判定値を容易かつ適切に設定することができる。それにより、そのような判定をより精度良くおこなうことができ、ァクチユエータの過負荷状態をより確実に回避できる。

[0015] 好ましくは、前記負荷パラメータは前記所定の第 1判定値よりも大きい所定の第 2判定値以上であるか否かを判定する第 2判定手段をさらに備え、前記供給電力算出手段は、前記第 2判定手段により前記負荷パラメータが前記所定の第 2判定値以上であると判定されているときには、前記供給電力を所定の故障時用値に設定する。

[0016] この好ましい態様の構成によれば、負荷パラメータが、所定の第 1判定値よりも大きい所定の第 2判定値以上であると判定されているときには、供給電力が所定の故障時用値に設定される。この場合、所定の第 2判定値は、所定の第 1判定値よりも大きいので、負荷パラメータは、所定の第 2判定値以上になる以前において所定の第 1判定値以上となっていることになり、それにより、前述したように、少なくとも一方のパラメータの設定によって、供給電力が所定の第 1判定値未満のときよりも小さい値に算出されていることになる。すなわち、そのように、供給電力が所定の第 1判定値未満のときよりも小さい値に算出されているにもかかわらず、負荷パラメータがさらに増大して所定の第 2判定値以上となった場合には、ァクチユエータが故障していると推定できる。したがって、この所定の故障時用値を適切に設定することにより、ァクチユエータが故障して、る場合にぉ、て、ァクチユエ一タの過負荷状態が継続するのを確実に回避できる。

[0017] より好ましくは、前記制御装置は、前記第 1判定手段および前記第 2判定手段の判定結果を記憶する記憶手段と、所定のリセット条件が成立したときに、前記記憶手段に記憶された前記第 1判定手段および前記第 2判定手段の判定結果をリセットするリセット手段と、をさらに備える。

[0018] この好ましい態様の構成によれば、所定のリセット条件が成立しない限り、第 1判定手段および第 2判定手段の判定結果が記憶手段に記憶された状態となるので、メンテナンスなどの際、ァクチユエータにおける故障の有無、および過負荷状態に近い状況の発生の有無を確認することができる。

[0019] 好ましくは、前記制御装置は、前記電力パラメータが所定のしき、値以上であるか否かを判定する電力パラメータ判定手段をさらに備え、前記供給電力算出手段は、前記第 1判定手段により前記負荷パラメータが前記所定の第 1判定値以上であると判定されている場合において、前記電力パラメータ判定手段により前記電力パラメ一タが前記所定のしきい値未満であると判定されたときには、前記少なくとも一方のパラメータを、前記第 1の所定値に設定されているときよりも前記供給電力がより大きくなるような第 2の所定値に設定する。

[0020] この好ましい態様の構成によれば、負荷パラメータが所定の第 1判定値以上になつている状態で、電力パラメータが所定のしきい値未満となったときには、少なくとも一方のパラメータが、第 1の所定値以上に設定されているときよりも供給電力がより大きくなるような第 2の所定値に設定される。この場合、前述したように、少なくとも一方のノメータは、負荷パラメータが所定の第 1判定値以上である場合、すなわちァクチユエ一タが過負荷状態に近い状況にある場合には、所定の第 1判定値未満である場合よりも供給電力がより小さくなるような第 1の所定値に設定されるので、ァクチユエ一タへの供給電力が低減される状態となる。したがって、そのような供給電力の低下により、電力パラメータが所定のしきい値未満まで低下し、ァクチユエータにおける過負荷状態に近い状況が解消した場合には、少なくとも一方のパラメータを第 2の所定値に設定し、供給電力を増大させることによって、ァクチユエータをより大きな駆動力で運転することができる。すなわち、ァクチユエータにおける過負荷状態に近い状況が解消するのに応じて、ァクチユエータの駆動力を自動的に増大させることができる。

[0021] 上記目的を達成するために、本発明の第 2の態様によれば、供給電力を駆動力に変換するァクチユエータを介して制御量を制御する制御装置であって、前記ァクチュエータへの供給電力を算出する供給電力算出手段と、前記ァクチユエータを流れる電流の値を検出する電流値検出手段と、前記ァクチユエータの負荷を表す負荷パラメータを、前記検出された電流の値と当該電流が流れた時間との積を積算することによって算出する負荷パラメータ算出手段と、当該負荷パラメータが所定の判定値以上であるか否かを判定する判定手段と、を備え、前記供給電力算出手段は、前記判定手段により前記負荷パラメータが前記所定の判定値以上であると判定されているときには、前記供給電力を所定の故障時用値に設定することを特徴とする制御装置が提供される。

[0022] この制御装置の構成によれば、供給電力算出手段により、ァクチユエータへの供給電力が算出され、負荷パラメータ算出手段により、ァクチユエータの負荷を表す負荷ノメータが、電流の値と電流が流れた時間との積を積算することによって算出され、判定手段により、負荷パラメータが所定の判定値以上であるか否かが判定されるとともに、負荷パラメータが所定の判定値以上であると判定されているときには、供給電力算出手段により、供給電力が所定の故障時用値に設定される。したがって、これらの所定の判定値および所定の故障時用値を適切に設定することにより、ァクチユエータが故障して、る場合にぉ、て、ァクチユエ一タの過負荷状態が継続するのを確実に回避できる。また、負荷パラメータが、電流の値と電流が流れた時間との積を積算することによって算出されるので、電流の 2乗値に基づいて算出した値と判定値を比較する従来の手法と比べて、ァクチユエ一タの過負荷状態を回避するための所定の判定値を容易かつ適切に設定することができ、その結果、ァクチユエ一タの過負荷状態が継続するのをより確実に回避できる。

[0023] 好ましくは、前記制御装置は、前記判定手段の判定結果を記憶する記憶手段と、所定のリセット条件が成立したときに、前記記憶手段に記憶された前記判定手段の判定結果をリセットするリセット手段と、をさらに備える。

[0024] この好ましい態様の構成によれば、所定のリセット条件が成立しない限り、判定手段の判定結果が記憶手段に記憶された状態となるので、メンテナンスなどの際、了クチユエータの故障の有無を確認することができる。

[0025] 好ましくは、前記負荷パラメータ算出手段は、前記電流の値が所定電流値以上であるときに、前記負荷パラメータの積算を実行し、前記電流の値が前記所定電流値未満であるときに、前記負荷パラメータを値 0にリセットする。

[0026] この好ましい態様の構成によれば、電流の値が所定電流値以上であるときに、負荷ノメータの積算が実行され、電流の値が所定電流値未満であるときに、負荷パラメ一タが値 0にリセットされるので、この所定電流値を適切に設定することにより、ァクチユエータにお、て、過電流状態またはそれに近、状態が «I続して、る場合にのみ、負荷パラメータが積算され、そのように積算された負荷パラメータに基づいて、ァクチユエ一タが過負荷状態またはそれに近、状態にある力否かを判定できる。それにより

、そのような判定を迅速かつ精度良く実行することができる。

[0027] 好ましくは、前記ァクチユエータは、内燃機関の吸気弁および排気弁の少なくとも一方のリフトであるバルブリフトを、前記制御量として変更する可変バルブリフト機構に用いられる。

[0028] この好ましい態様の構成によれば、ァクチユエータとして可変バルブリフト機構を用 V、る場合にぉ、て、前述したような作用効果を得ることができる。

[0029] 好ましくは、前記所定の制御アルゴリズムは、所定の応答指定型制御アルゴリズムを含み、前記外乱抑制パラメータは、当該所定の応答指定型制御アルゴリズムにおける、前記制御量と前記目標制御量との偏差の値 0への収束速度および収束挙動を指定する応答指定パラメータである。

[0030] この好ましい態様の構成によれば、供給電力が、所定の応答指定型制御アルゴリズムを含む制御アルゴリズムにより算出されるとともに、外乱抑制パラメータが、この所定の応答指定型制御アルゴリズムにおける、制御量と目標制御量との偏差の値 0への収束速度および収束挙動を指定する応答指定パラメータとなって、る。一般に、最適レギユレータアルゴリズムおよび PID制御アルゴリズムなどにおいて、制御量と目標制御量との偏差の値 0への収束速度および収束挙動を変更する場合、比例項および積分項のゲインを適当な値に変更する必要があり、その場合には、ゲインの組み合わせのバランスが崩れ、制御系が不安定になるおそれがある。これに対して、応答指定型制御アルゴリズムでは、応答指定パラメータの値を変更することにより、ゲインの組み合わせのバランスを崩すことなぐ制御量と目標制御量との偏差の値 0への収束速度および収束挙動を変更でき、ァクチユエータに加えられる外乱の影響の抑制度合いを容易に変更できるという特性を備えている。したがって、この制御装置によれば、応答指定パラメータの値を変更するだけで、ァクチユエータへの供給電力をより小さな値に変更でき、それにより、最適レギユレータアルゴリズムおよび PID制御ァルゴリズムと異なり、制御系の安定性を損なうことなぐァクチユエ一タの過負荷状態を回避することができる。

[0031] 好ましくは、前記所定の制御アルゴリズムは、前記目標制御量のフィルタ値を算出する所定の目標値フィルタアルゴリズムと、前記制御量を当該フィルタ値に収束させるための所定のフィードバック制御アルゴリズムとを組み合わせた目標値フィルタ型 2 自由度制御アルゴリズムを含み、前記追従パラメータは、前記目標値フィルタァルゴリズムにおける、前記目標制御量に対する前記フィルタ値の追従速度を設定する目標値フィルタ設定パラメータである。

[0032] この好ましい態様の構成によれば、供給電力が、目標制御量のフィルタ値を算出する所定の目標値フィルタアルゴリズムと、制御量をフィルタ値に収束させるための所定のフィードバック制御アルゴリズムとを組み合わせた目標値フィルタ型 2自由度制御ァルゴリズムを含む制御アルゴリズムにより算出されるとともに、追従パラメータが、目標値フィルタアルゴリズムにおける、目標制御量に対するフィルタ値の追従速度を設定する目標値フィルタ設定パラメータとなっている。一般に、最適レギユレータアルゴリズムおよび PID制御アルゴリズムなどにぉ、て、目標制御量に対する制御量の追従速度を変更する場合、比例項および積分項のゲインを適当な値に変更する必要があり、その場合には、ゲインの組み合わせのバランスが崩れ、制御系が不安定になるおそれがある。これに対して、目標値フィルタアルゴリズムでは、目標値フィルタ設定パラメータの値を変更することにより、ゲインの組み合わせのバランスを崩すことなぐ目標制御量に対するフィルタ値の追従速度、すなわち目標制御量に対する制御量の追従速度を容易に変更することができるという特性を備えている。したがって、この制御装置によれば、目標値フィルタ設定パラメータの値を変更するだけで、ァクチユエータへの供給電力をより小さな値に変更でき、それにより、最適レギユレータアルゴリズムおよび PID制御アルゴリズムと異なり、制御系の安定性を損なうことなぐァクチュエータの過負荷状態を回避することができる。より詳細には、定常的な目標制御量に対する制御量の制御性を損なうことなぐ目標制御量の変化時にのみァクチユエータの負荷を下げることで、ァクチユエータの平均的な負荷を下げることができる。

図面の簡単な説明

[図 1]本発明の一実施形態に係る制御装置を適用した内燃機関の概略構成を示す模式図である。

[図 2]制御装置の概略構成を示すブロック図である。

[図 3]内燃機関の可変式吸気動弁機構および排気動弁機構の概略構成を示す断面図である。

[図 4]可変式吸気動弁機構の可変バルブリフト機構の概略構成を示す断面図である

[図 5] (a)リフトァクチユエ一タの短アームが最大リフトストツバに当接している状態と (b )最小リフトストツバに当接している状態を示す図である。

[図 6] (a)可変バルブリフト機構の下リンクが最大リフト位置にあるときの吸気弁の開弁状態と (b)最小リフト位置にあるときの吸気弁の開弁状態を示す図である。

[図 7]可変バルブリフト機構の下リンクが最大リフト位置にあるときの吸気弁のバルブリフト曲線 (実線）と、最小リフト位置にあるときのバルブリフト曲線（2点鎖線)をそれぞれ示す図である。

[図 8]可変カム位相機構の概略構成を模式的に示す図である。

[図 9]遊星歯車装置を図 8の A— A線に沿う方向から見た模式図である。

[図 10]電磁ブレーキを図 8の B— B線に沿う方向力も見た模式図である。

[図 11]可変カム位相機構により、カム位相が最遅角値に設定されているときの吸気弁のバルブリフト曲線 (実線）と、カム位相が最進角値に設定されているときの吸気弁のバルブリフト曲線 (2点鎖線)をそれぞれ示す図である。

[図 12]所定の制御周期 ΔΤで実行される制御処理を示すフローチャートである。

[図 13]過電流判定処理を示すフローチャートである。

[図 14]可変機構制御処理を示すフローチャートである。

[図 15]エンジン始動中、目標バルブリフト Lif tin— cmdの算出に用いるテーブルの一例を示す図である。

[図 16]エンジン始動中、目標カム位相 Cain— cmdの算出に用、るテーブルの一例を示す図である。

[図 17]触媒暖機制御中、目標バルブリフト Liftin— cmdの算出に用いるマップの一例を示す図である。

[図 18]触媒暖機制御中、目標カム位相 Cain— cmdの算出に用いるマップの一例を示す図である。

[図 19]通常運転中、目標バルブリフト Liftin— cmdの算出に用いるマップの一例を示す図である。

[図 20]通常運転中、目標カム位相 Cain— cmdの算出に用いるマップの一例を示す図である。

[図 21]TDC信号の発生に同期して実行される制御処理を示すフローチャートである

[図 22]燃料噴射制御処理を示すフローチャートである。

[図 23]点火時期制御処理を示すフローチャートである。

[図 24]通常点火時期制御処理を示すフローチャートである。

[図 25]過電流判定処理の変形例を示すフローチャートである。

発明を実施するための最良の形態

[0034] 以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る制御装置について説明する。図 2に示すように、この制御装置 1は、 ECU2を備えており、この ECU2は、後述するように、内燃機関（以下「エンジン」という） 3の運転状態に応じて、可変機構制御、燃料噴射制御および点火時期制御などの制御処理を実行する。

[0035] 図 1および図 3に示すように、エンジン 3は、 4組の気筒 3aおよびピストン 3b (1組のみ図示）を有する直列 4気筒 DOHC型ガソリンエンジンであり、図示しない車両に搭載されている。エンジン 3は、気筒 3aごとに設けられ、吸気ポートおよび排気ポートをそれぞれ開閉する吸気弁 4および排気弁 7と、吸気弁 4駆動用の吸気カムシャフト 5 および吸気カム 6と、吸気弁 4を開閉駆動する可変式吸気動弁機構 40と、排気弁 7 駆動用の排気カムシャフト 8および排気カム 9と、排気弁 7を開閉駆動する排気動弁機構 30と、燃料噴射弁 10と、点火プラグ 11 (図 2参照)などを備えている。

[0036] 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。

[0037] また、吸気カムシャフト 5および排気カムシャフト 8はそれぞれ、図示しないホルダを介して、シリンダヘッド 3cに回動自在に取り付けられている。この吸気カムシャフト 5の一端部上には、図 8に示すように、吸気スプロケット 5aが同軸に配置され、回転自在に設けられている。この吸気スプロケット 5aは、タイミングベルト 5bを介してクランクシャフト 3dに連結され、後述する可変カム位相機構 70を介して吸気カムシャフト 5に連結されている。以上の構成により、吸気カムシャフト 5は、クランクシャフト 3dが 2回転するごとに 1回転する。また、吸気カム 6は、吸気カムシャフト 5上にこれと一体に回転するように気筒 3aごとに設けられて、る。

[0038] 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」 t 、う）」は、吸気弁 4の最大揚程を表すものとする。

[0039] 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、る。

[0040] また、排気カムシャフト 8は、これと一体の排気スプロケット（図示せず）を備え、この排気スプロケットおよびタイミングベルト 5bを介してクランクシャフト 3dに連結されており、それにより、クランクシャフト 3dが 2回転するごとに 1回転する。さらに、排気カム 9 は、排気カムシャフト 8上にこれと一体に回転するように気筒 3aごとに設けられて、る

[0041] 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。

[0042] 一方、燃料噴射弁 10は、気筒 3aごとに設けられ、燃料を燃焼室内に直接噴射するように、傾斜した状態でシリンダヘッド 3cに取り付けられている。すなわち、エンジン 3 は直噴エンジンとして構成されている。また、燃料噴射弁 10は、 ECU2に電気的に接続されており、 ECU2により、開弁時間および開弁タイミングが制御され、それにより、燃料噴射制御が実行される。

[0043] また、点火プラグ 11も、気筒 3aごとに設けられ、シリンダヘッド 3cに取り付けられている。点火プラグ 11は、 ECU2に電気的に接続されており、 ECU2により、点火時期に応じたタイミングで燃焼室内の混合気を燃焼させるように、放電状態が制御され、それにより、点火時期制御が実行される。

[0044] 一方、エンジン 3には、クランク角センサ 20および水温センサ 21が設けられている。

このクランク角センサ 20は、マグネットロータおよび MREピックアップで構成されており、クランクシャフト 3dの回転に伴い、いずれもパルス信号である CRK信号および TD C信号を ECU2に出力する。この CRK信号は、所定クランク角（例えば 10° )毎に 1パルスが出力され、 ECU2は、この CRK信号に基づき、エンジン 3の回転数（以下「ェンジン回転数」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。

[0045] また、水温センサ 21は、例えばサーミスタなどで構成されており、エンジン水温 TW を表す検出信号を ECU2に出力する。このエンジン水温 TWは、エンジン 3のシリンダブロック 3h内を循環する冷却水の温度である。

[0046] さらに、エンジン 3の吸気管 12では、スロットル弁機構が省略されているとともに、その吸気通路 12aが大口径に形成されており、それにより、流動抵抗が通常のェンジンよりも小さくなるように設定されている。この吸気管 12には、エアフローセンサ 22および吸気温センサ 23 (図 2参照）が設けられている。

[0047] このエアフローセンサ 22は、熱線式エアフローメータで構成されており、吸気通路 1 2a内を流れる空気の流量 (以下「空気流量」 t 、う） Ginを表す検出信号を ECU2に出力する。また、吸気温センサ 23は、吸気通路 12a内を流れる空気の温度（以下「吸気温」という） TAを表す検出信号を ECU2に出力する。

[0048] さらに、エンジン 3の排気管 13には、図示しない触媒装置よりも上流側に LAFセンサ 24が設けられている。 LAFセンサ 24は、ジルコユアおよび白金電極などで構成され、理論空燃比よりもリッチなリッチ領域力極リーン領域までの広範囲な空燃比の領域において、排気管 13の排気通路 13a内を流れる排気ガス中の酸素濃度をリニァに検出し、それを表す検出信号を ECU2に出力する。 ECU2は、この LAFセンサ 24の検出信号の値に基づき、排気ガス中の空燃比を表す検出空燃比 KACTを算出する。なお、この検出空燃比 KACTは、具体的には当量比として算出される。

[0049] 次に、前述した可変式吸気動弁機構 40について説明する。この可変式吸気動弁機構 40は、図 4に示すように、吸気カムシャフト 5、吸気カム 6、可変バルブリフト機構 50および可変カム位相機構 70などで構成されている。なお、本実施形態では、可変バルブリフト機構 50がァクチユエータに相当する。

[0050] この可変バルブリフト機構 50は、吸気カムシャフト 5の回転に伴って吸気弁 4を開閉駆動するとともに、バルブリフト Liftinを所定の最大値 Liftin— Hと所定の最小値 Lift in— 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ァクチユエータ 60 (図 5 (a) , 5 (b)参照）などを備えて!/、る。

[0051] 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。 [0052] 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!/、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力ロッカアームシャフト 56を中心として回動する。

[0053] 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。

[0054] 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、リフトァクチユエータ 60の後述する短アーム 65に連結されている。

[0055] 一方、リフトァクチユエータ 60は、 ECU2により駆動されるものであり、図 5 (a) , 5 (b )【こ示すよう【こ、電気モータ 61、ナット 62、リンク 63、長アーム 64および短アーム 65 などを備えている。この電気モータ 61は、 ECU2に接続され、エンジン 3のヘッドカバ一 3gの外側に配置されている。電気モータ 61の回転軸は、雄ねじが形成されたねじ軸 61aになっており、このねじ軸 61aに、ナット 62が螺合している。このナット 62は、リンク 63を介して、長アーム 64に連結されている。このリンク 63の一端部は、ピン 63a を介して、ナット 62に回動自在に取り付けられ、他端部は、ピン 63bを介して、長ァーム 64の一端部に回動自在に取り付けられて、る。

[0056] また、長アーム 64の他端部は、回動軸 66を介して短アーム 65の一端部に取り付けられている。この回動軸 66は、断面円形に形成され、エンジン 3のヘッドカバー 3gを貫通しているとともに、これに回動自在に支持されている。この回動軸 66の回動に伴 V、、長アーム 64および短アーム 65はこれと一体に回動する。

[0057] さらに、短アーム 65の他端部には、前述した連結軸 59が取り付けられており、これにより、短アーム 65は、連結軸 59を介して、下リンク 54に連結されている。また、短ァーム 65の付近には、最小リフトストッパ 67aおよび最大リフトストッパ 67bが互いに間隔を存して設けられており、これらの 2つのストッパ 67a, 67bにより、短アーム 65は、その回動範囲が後述するように規制される。

[0058] 次に、以上のように構成された可変バルブリフト機構 50の動作について説明する。

この可変バルブリフト機構 50では、 ECU2からの後述するリフト制御入力 U— Liftin 力 Sリフトァクチユエータ 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力下ピン 58を中心として回動する。すなわち、リフトァクチユエータ 60により、下リンク 54が駆動される。

[0059] 図 5 (a)に示すように、短アーム 65が図中の反時計回りに回動すると、短アーム 65 は、最大リフトストッパ 67bに当接し、これに係止される。それにより、下リンク 54も、図 4に実線で示す最大リフト位置に係止される。一方、図 5 (b)に示すように、短アーム 6 5が図中の時計回りに回動すると、短アーム 65は、最小リフトストッパ 67aに当接し、これに係止される。それにより、下リンク 54も、図 4に 2点鎖線で示す最小リフト位置に係止される。

[0060] 以上のように、短アーム 65の回動範囲は、 2つのストッノ 67a, 67bにより、図 5 (a) に示す最大リフト位置と図 5 (b)に示す最小リフト位置との間に規制され、それにより、下リンク 54の回動範囲も、図 4に実線で示す最大リフト位置と、図 4に 2点鎖線で示す最小リフト位置との間に規制される。

[0061] 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, 5 8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。

[0062] 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の中心間の距離力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。

[0063] 以上の理由により、吸気弁 4は、下リンク 54が最大リフト位置にあるときには、最小リフト位置にあるときよりも大きなバルブリフト Liftinで開弁する。具体的には、吸気カム 6の回転中、吸気弁 4は、下リンク 54が最大リフト位置にあるときには、図 7の実線で示すバルブリフト曲線に従って開弁し、バルブリフト Liftinは、その最大値 Liftin— H を示す。一方、下リンク 54が最小リフト位置にあるときには、図 7の 2点鎖線で示すバルブリフト曲線に従って開弁し、バルブリフト Liftinは、その最小値 Liftin— Lを示す

[0064] 以上のように、この可変バルブリフト機構 50では、ァクチユエータ 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 L iftinを、最大値 Liftin— Hと最小値 Liftin— との間で無段階に変更することができる。

[0065] なお、この可変バルブリフト機構 50には、図示しないロック機構が設けられており、このロック機構により、リフト制御入力 U— Liftinが後述する故障時用値 U— Liftin— fsに設定されているときや、断線などにより ECU2からのリフト制御入力 U— Liftinがリフトァクチユエータ 60に入力されないときには、可変バルブリフト機構 50の動作が口ックされる。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 Lifti n— Lは、カム位相 Cainが後述する最遅角値 Cain— Lに保持されて、る場合にお!ヽて、吸入空気量として所定の故障時用値が確保されるような値に設定されており、この所定の故障時用値は、停車中はアイドル運転やエンジン始動を適切に行うことができると同時に、走行中は低速走行状態を維持できるような吸入空気量の値に設定されている。

[0066] また、エンジン 3には、回動角センサ 25が設けられており（図 2参照）、この回動角センサ 25は、短アーム 65の回動角を表す検出信号を ECU2に出力する。 ECU2は、この短アーム 65の回動角に基づき、バルブリフト Liftinを算出する。なお、本実施形態では、回動角センサ 25が制御量検出手段に相当する。 [0067] 次に、前述した可変カム位相機構 70について説明する。この可変カム位相機構 70 は、以下に述べるように、カム位相 Cainを電磁力により無段階に変更する電磁式のものであり、図 8〜図 10に示すように、遊星歯車装置 71および電磁ブレーキ 72などを備えている。

[0068] この遊星歯車装置 71は、吸気カムシャフト 5およびスプロケット 5aの間で回転を伝達するものであり、リングギヤ 71a、 3つのプラネタリピニオンギヤ 71b、サンギヤ 71c およびプラネタリキャリア 71dを備えている。このリングギヤ 71aは、電磁ブレーキ 72 の後述するァゥタケ一シング 73に連結されており、これと同軸かつ一体に回転する。また、サンギヤ 71cは、吸気カムシャフト 5の先端部に同軸かつ一体に回転するように取り付けられている。

[0069] 一方、プラネタリキャリア 71dは、ほぼ三角形に形成され、それらの 3つの角部にシャフト 71eがそれぞれ突設されている。プラネタリキャリア 71dは、これらのシャフト 71e を介してスプロケット 5aに連結されており、それにより、スプロケット 5aと同軸かつ一体に回転するように構成されて、る。

[0070] また、各プラネタリピ-オンギヤ 71bは、プラネタリキャリア 71dの各シャフト 71eに回転自在に支持され、サンギヤ 71cとリングギヤ 71aの間に配置され、これらと常に嚙み合っている。

[0071] さらに、前述した電磁ブレーキ 72は、 ECU2により駆動されるものであり、ァゥタケ一シング 73、コア 74、電磁石 75およびリターンスプリング 76を備えている。ァゥタケ一シング 73は、中空に形成され、その内部にコア 74が相対的に回動自在に設けられている。コア 74は、断面円形の基部 74aと、これ力も放射状に延びる 2つのアーム 74b, 74bを備えている。コア 74は、その基部 74aがプラネタリキャリア 71dに取り付けられており、それにより、プラネタリキャリア 71dと同軸かつ一体に回転する。

[0072] 一方、ァゥタケ一シング 73の内周面には、一対の最遅角ストッパ 73aおよび最進角ストッパ 73bを 1組として、計 2組のストッパ 73a, 73bが互いに間隔を存して設けられている。コア 74の各アーム 74bは、一対のストッパ 73a, 73b間に配置されており、それにより、コア 74は、アーム 74bが最遅角ストッパ 73aに当接し、係止される最遅角位置（図 10に実線で示す位置）と、最進角ストッパ 73bに当接し、係止される最進角位置（図 10に 2点鎖線で示す位置）との間で、ァゥタケ一シング 73に対して相対的に回動可能に構成されている。

[0073] また、リターンスプリング 76は、圧縮された状態で、最進角ストッパ 73bの一つと、これと対向するアーム 74bとの間に掛け渡されており、このリターンスプリング 76の付勢力 Fsprにより、アーム 74bは最遅角ストッパ 73a側に付勢されている。

[0074] 一方、電磁石 75は、リターンスプリング 76と反対側の最進角ストッパ 73bに取り付けられており、この最進角ストッパ 73bの、アーム 74bと対向する側の端部に面一の状態で設けられている。この電磁石 75は、 ECU2に電気的に接続されており、 ECU2 力もの位相制御入力 U— Cain (電圧信号）により励磁されると、その電磁力 Fsolにより、対向するアーム 74bを、リターンスプリング 76の付勢力 Fsprに抗しながら吸引し、最進角ストツバ 73b側に回動させる。

[0075] 以上のように構成された可変カム位相機構 70の動作について説明する。この可変カム位相機構 70では、電磁ブレーキ 72の電磁石 75が励磁されていないときには、コァ 74は、リターンスプリング 76の付勢力 Fsprにより、そのアーム 74bが最遅角ストツノ^ 3aに当接する最遅角位置に保持され、それにより、カム位相 Cainは、最遅角値 Cain— Lに保持される。

[0076] その状態で、エンジン運転中のクランクシャフト 3dの回転に伴って、スプロケット 5a が図 10の矢印 Y1方向に回転すると、プラネタリキャリア 71dおよびリングギヤ 71aが一体に回転することにより、プラネタリピ-オンギヤ 71bが回転せず、サンギヤ 71cがプラネタリキャリア 71dおよびリングギヤ 71aと一体に回転する。すなわち、スプロケット 5aと吸気カムシャフト 5がー体に矢印 Y1方向に回転する。

[0077] また、コア 74が最遅角位置に保持されて、る状態で、電磁石 75が ECU2からの位相制御入力 U— Cainにより励磁されると、電磁石 75の電磁力 Fsolにより、コア 74のアーム 74bが、リターンスプリング 76の付勢力 Fsprに抗しながら、最進角ストッパ 73b 側すなわち最進角位置側に吸引され、電磁力 Fsolと付勢力 Fsprとが互いに釣り合う位置まで回動する。言い換えれば、ァゥタケ一シング 73が、コア 74に対して相対的に矢印 Y1と逆方向に回動する。

[0078] これにより、リングギヤ 71aがプラネタリキャリア 71dに対して相対的に図 9の矢印 Y2 方向に回動し、それに伴い、プラネタリピ-オンギヤ 71bが図 9の矢印 Y3方向に回動することで、サンギヤ 71cが図 9の矢印 Y4方向に回動する。その結果、吸気カムシャフト 5が、スプロケット 5aに対して相対的にスプロケットの回転方向（すなわち図 9の矢印 Y2と逆方向）に回動することになり、カム位相 Cainが進角される。

[0079] この場合、ァゥタケ一シング 73の回動がリングギヤ 71a、プラネタリピ-オンギヤ 71 bおよびサンギヤ 71cを介して、吸気カムシャフト 5に伝達されるので、遊星歯車装置 70の増速作用により、吸気カムシャフト 5は、スプロケット 5aに対してァゥタケ一シング 73の回動角度が増幅された角度分、回動することになる。すなわち、吸気カム 5の力ム位相 Cainの進角量は、ァゥタケ一シング 73の回動角度を増幅した値になるように設定されている。これは、電磁石 75の電磁力 Fsolが作用可能な距離には限界があるので、それを補償し、カム位相 Cainをより広範囲で変化させるためである。

[0080] 以上のように、可変カム位相機構 70では、位相制御入力 U— Cainにより、カム位相 Cain力最遅角値 Cain— L (例えばカム角 0°に相当する値）と最進角値 Cain— H (例えばカム角 55°分に相当する値）との間で連続的に変化するように制御される。その結果、図 11に示すように、吸気弁 4のバルブタイミングは、同図に実線で示す最遅角タイミングと、 2点鎖線で示す最進角タイミングとの間で無段階に変更される。

[0081] なお、この可変カム位相機構 70では、位相制御入力 U— Cainが後述する故障時用値 U— Cain— fsに設定されて、るとき、および断線などにより位相制御入力 U—C ainが電磁石 75に入力されないときには、カム位相 Cainが最遅角値 Cain— Lに保持される。この最遅角値 Cain— Lは、前述したように、バルブリフト Liftinが最小値 Lifti n—Lに保持されている場合において、吸入空気量として所定の故障時用値を確保できるような値に設定されて、る。

[0082] 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 5 0により、バルブリフト Liftin力前述した最大値 Liftin— Hと最小値 Liftin— Lとの間で無段階に変更されるとともに、可変カム位相機構 70により、カム位相 Cainが、前述した最遅角値 Cain— Lと最進角値 Cain— Hとの間で無段階に変更される。

[0083] 一方、吸気カムシャフト 5の可変カム位相機構 70と反対側の端部には、カム角センサ 26 (図 2参照）が設けられている。このカム角センサ 26は、例えばマグネットロータおよび MREピックアップで構成されており、吸気カムシャフト 5の回転に伴い、パルス信号である CAM信号を所定のカム角（例えば )ごとに ECU2に出力する。 ECU2 は、この CAM信号および前述した CRK信号に基づき、カム位相 Cainを算出する。

[0084] さらに、図 2に示すように、 ECU2には、アクセル開度センサ 27、電流センサ 28およびイダ-ッシヨン.スィッチ（以下「IG · SW」と!、う） 29が接続されて!、る。このアクセル開度センサ 27は、車両の図示しな!、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。

[0085] また、電流センサ 28は、磁界センサで構成され、リフトァクチユエータ 60の電気モータ 61を実際に流れて、る電流の値 (以下「電流値」 t 、う） Imotを表す検出信号を、 ECU2に出力する。なお、本実施形態では、電流センサ 28が電力パラメータ検出手段および電流値検出手段に相当し、電流値 Imotが電力パラメータに相当する。さらに、 IG. SW29は、イグニッションキー（図示せず）操作により ONZOFFされるとともに、その ONZOFF状態を表す信号を ECU2に出力する。

[0086] ECU2は、 CPU2a、 RAM2b、 ROM2cおよび図示しな!ヽ I/Oインターフェース回路など力もなるマイクロコンピュータで構成されており、この RAM2bは、ノックアツプ電源により、記憶したデータを IG · SW29の OFF時にも保持するようになって、る。また、 ECU2は、前述した各種のセンサ 20〜28の検出信号および IG. SW29の出力信号などに応じて、エンジン 3の運転状態を判別するとともに、各種の制御を実行する。具体的には、 ECU2は、後述するように、過電流判定処理、可変機構制御、燃料噴射制御および点火時期制御などを実行する。

[0087] なお、本実施形態では、 ECU2が、制御量検出手段、目標制御量設定手段、供給電力算出手段、負荷パラメータ算出手段、第 1判定手段、第 2判定手段、記憶手段、リセット手段、電力パラメータ判定手段および判定手段に相当し、 RAM2bが記憶手段に相当する。

[0088] 以下、 ECU2により実行される制御処理について説明する。なお、以下の説明では、可変ノレブリフト機構 50および可変カム位相機構 70をまとめて「可変機構」 t 、う。図 12は、タイマ設定により、所定の制御周期 ΔΤ (例えば 5msec)で実行される制御処理を示している。 [0089] この処理では、まず、ステップ 1 (図では「S1」と略す。以下同じ)で、過電流判定処理を実行する。この過電流判定処理は、可変バルブリフト機構 50における可動部品の固着および故障などに起因して、リフトァクチユエータ 60の電気モータ 61が過電流状態すなわち過負荷状態にある力否かを判定するものである。より具体的には、後述するように、電流値 Imotに応じて、第 1および第 2過電流判定フラグ F— Imot— e mgl, F— Imot— emg2の値が設定される。

[0090] 次、で、ステップ 2で、可変機構制御を実行した後、本処理を終了する。この可変機構制御では、後述するように、可変バルブリフト機構 50へのリフト制御入力 U—Lif tin,および可変カム位相機構 70への位相制御入力 U— Cainがそれぞれ算出される。

[0091] 次に、図 13を参照しながら、前述した過電流判定処理について説明する。この処理では、まず、ステップ 10で、第 2過電流判定フラグ F— Imot— emg2が「1」であるか否かを判別する。この判別結果が NOのときには、ステップ 11に進み、電流値 Imo tが所定の上限値 Imot— max以上である力否かを判別する。なお、本実施形態では、この上限値 Imot— maxが所定のしきい値および所定電流値に相当する。

[0092] この判別結果が NOで、 Imotく Imot— maxのときには、リフトァクチユエータ 60が過電流'過負荷状態にないとして、ステップ 12に進み、積算値 SImotを値 0に設定した後、本処理を終了する。

[0093] 一方、ステップ 11の判別結果が YESで、 Imot≥ Imot— maxのときには、ステップ 13に進み、積算値 SImotを下式（1)により算出し、 RAM2b内に記憶する。なお、本実施形態では、積算値 SImotが負荷パラメータに相当する。

[0094] [数 1]

SImot (k) = SImot (k- l) + Imot (k) - St ime ( 1 )

[0095] 上記式（1)において、 Stimeは、サンプリング周期（電流が流れた時間）であり、この場合、前述した制御周期 ΔΤに等しい値となる。また、記号 (k)付きのデータは、制御周期 ΔΤ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、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。

[0096] 上記式（1)〖こ示すように、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、リフトァクチユエ一タ 60の電気モータ 61のトルクすなわち負荷と比例関係にあるので、積算値 SImotは、リフトァクチユエータ 60における負荷の大きさとその継続時間を反映する値となる。

[0097] 次!、で、ステップ 14で、積算値 SImotが所定の第 1判定値 SImot_[ 1以上であるか否かを判別する。この第 1判定値 SImot_[lは、リフトァクチユエータ 60が過電流' 過負荷状態に近い状況にある力否かを判定するためのしきい値である。この判別結果が NOのときには、本処理を終了する。一方、この判別結果が YESで、 SImot≥S Imot _[1のときには、リフトァクチユエータ 60が過電流'過負荷状態に近い状況にあるとして、ステップ 15に進み、それを表すために、第 1過電流判定フラグ F— Imot— e mglを「1」に設定し、 RAM2b内に記憶する。

[0098] ステップ 15に続くステップ 16では、積算値 SImotが所定の第 2判定値 SImot_[2 以上であるか否かを判別する。この第 2判定値 SImot_[2は、リフトァクチユエータ 6 0の過電流 '過負荷状態にある力否力すなわち可変バルブリフト機構 50が故障している力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 _[1よりも大きい値に設定されている。

[0099] このステップ 16の判別結果が NOのときには、本処理を終了する。一方、ステップ 1 6の判別結果が YESで、 SImot≥SImot_[2のときには、リフトァクチユエータ 60が過電流'過負荷状態にあり、可変バルブリフト機構 50が故障しているとして、ステップ 17に進み、それを表すために、第 2過電流判定フラグ F— Imot— emg2を「1」に設定し、 RAM2b内に記憶する。その後、本処理を終了する。

[0100] 上記のように、ステップ 17で第 2過電流判定フラグ F— Imot— emg2が「1」に設定されると、次回以降、ステップ 10の判別結果が YESとなり、その場合には、ステップ 1 8に進み、リセットフラグ F— RESET力「l」である力否かを判別する。このリセットフラグ F RESETは、所定の判定処理において、所定のリセット条件が成立したときに「 1」に設定され、それ以外のときには「0」に設定される。より具体的には、メンテナンス時において、外部診断機によるリセット動作が実行されたとき、またはバッテリキャンセル動作が実行されたときには、所定のリセット条件が成立したと判定され、リセットフラグ F— RESETが「1」に設定される。

[0101] このステップ 18の判別結果が NOのときは、そのまま本処理を終了する。一方、ステップ 18の判別結果が YESのときには、ステップ 19に進み、積算値 Slmotを値 0に、 2 つのフラグ F— Imot— emgl, F— Imot— emg2をいずれも「0」にそれぞれリセットする。次いで、前述したように、ステップ 11以降の処理を実行した後、本処理を終了する。

[0102] 以下、図 14を参照しながら、前述した可変機構制御処理について説明する。この処理では、まず、ステップ 30で、第 1過電流判定フラグ F— Imot— emgl力「l」である力否かを判別する。この判別結果が NOで、リフトァクチユエータ 60の負荷が正常な状態にあるときには、ステップ 31に進み、目標値フィルタ設定パラメータ pole— f— Ifを所定の正常時用値 pole_f_lf_S 1に、切換関数設定パラメータ pole_lfを所定の正常時用値 pole— If— S1にそれぞれ設定する。

[0103] これらの正常時用値 pole— f— If— S 1 , pole— If— S 1は、一 1く pole— f— If— S 1 < 0, —1く pole— If— SI < 0が成立するような値に設定されている。また、目標値フィルタ設定パラメータ pole— f— Ifおよび切換関数設定パラメータ pole— Ifは、後述するように、リフト制御入力 U— Liftinの算出に用いられる。

[0104] 一方、ステップ 30の判別結果が YESで、リフトァクチユエータ 60が過電流 '過負荷状態に近い状況にあるときには、ステップ 32に進み、目標値フィルタ設定パラメータ p ole— f— Ifを所定の故障時用値 pole— f— If _J1に、切換関数設定パラメータ pole —Ifを所定の故障時用値 pole— If _J1にそれぞれ設定する。これらの故障時用値 p ole_f_lf_Jl, pole_lf_[lは、後述する理由により、— 1く pole_f_lf_[l < p ole— f— If— S 1 < 0, — 1く pole— lf_Jl < pole— If— S 1 < 0が成立する値に設定されている。

[0105] なお、本実施形態では、目標値フィルタ設定パラメータ pole— f— Ifが追従パラメ一タに、切換関数設定パラメータ pole— Ifが外乱抑制パラメータおよび応答指定パラメータに、故障時用値 pole— f— If _ 1, pole— If _J1が第 1の所定値に、正常時用値 pole— f— If— S 1 , pole— If— S 1が第 2の所定値にそれぞれ相当する。

[0106] ステップ 31または 32に続くステップ 33では、第 2過電流判定フラグ F— Imot— em g2が「1」である力否かを判別する。この判別結果が NOで、可変バルブリフト機構 50 が正常であるときには、ステップ 34に進み、エンジン始動フラグ F— ENGSTARTが「 1」であるか否かを判別する。

[0107] 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、ェンジン回転数 NEおよび IG' SW29の出力信号に応じて、エンジン始動制御中すなわちクランキング中である力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。

[0108] ステップ 34の判別結果が YESで、エンジン始動制御中であるときには、ステップ 35 に進み、目標バルブリフト Liftin— cmdを、エンジン水温 TWに応じて、図 15に示すテーブルを検索することにより算出する。

[0109] このテーブルでは、目標バルブリフト Liftin— cmdは、エンジン水温 TWが所定値 T WREF1よりも高い範囲では、エンジン水温 TWが低いほど、より大きな値に設定されているとともに、 TW≤TWREF1の範囲では、所定値 Liftinrefに設定されている。これは、エンジン水温 TWが低い場合、可変バルブリフト機構 50のフリクションが増大するので、それを補償するためである。

[0110] 次いで、ステップ 36で、目標カム位相 Cain— cmdを、エンジン水温 TWに応じて、図 16に示すテーブルを検索することにより算出する。

[0111] このテーブルでは、目標カム位相 Cain— cmdは、エンジン水温 TWが所定値 TWR EF2よりも高い範囲では、エンジン水温 TWが低いほど、より遅角側の値に設定されているとともに、 TW≤TWREF2の範囲では、所定値 Cainrefに設定されている。これは、エンジン水温 TWが低い場合、カム位相 Cainをエンジン水温 TWが高い場合よりも遅角側に制御し、バルブオーバーラップを小さくすることで、吸気流速を上昇させ、燃焼の安定ィ匕を図るためである。

[0112] 次いで、ステップ 37に進み、下式（2)〜（5)に示す目標値フィルタ型 2自由度スライデイングモード制御アルゴリズムにより、バルブリフト Liftinが目標バルブリフト Liftin — cmdに追従 '収束するように、リフト制御入力 U— Liftinを算出する。なお、本実施形態では、バルブリフト Liftinが制御量に、目標バルブリフト Liftin— cmdが目標制御量に、リフト制御入力 U— Liftinが供給電力にそれぞれ相当する。

[0113] [数 2]

k

U_Liftin(k) = -Krch_lf- σ_1 f (k)-Kadp_lf ·∑ ひ _li(i) …… (2) i=0

σ_1 f (k) = E_1 f (k) +pole_l f ·Ε_1 f (k- 1) …… (3) E_ 1 f (k) = L i f t i n (k) - L i f t i n_cmd_ f (k) (4)

Liftin— cmd— f (k) = -po 1 e_f_l f · Li f t in_cmd_f (k-1)

+ (l+pole_f_lf)-Liftin_cmd (k) (5)

[0114] 同式（2)にお、て、 Krch— Ifは所定の到達則ゲインを、 Kadp— Ifは所定の適応則ゲインをそれぞれ表しており、さらに、 σ— Ifは、式（3)のように定義される切換関数である。同式（3)において、 E_lfは、式 (4)により算出される追従誤差 (偏差)である。同式（4)において、 Liftin— cmd— fは、目標バルブリフトのフィルタ値であり、式（5 )に示す目標値フィルタアルゴリズム（一次遅れフィルタアルゴリズム）により算出される。

[0115] 次に、ステップ 38に進み、下式 (6)〜（9)に示す目標値フィルタ型 2自由度スライデイングモード制御アルゴリズムにより、カム位相 Cainが目標カム位相 Cain— cmdに追従 ·収束するように、位相制御入力 U_Cainを算出する。

[0116] [数 3] k

U一 Cain (k) =— Krch_ca ' a _ca (k)— Kadp— ca-∑ σ— ca (i) ( 6 )

i =0

a_c a (k) = E_c a (k) + po 1 e_c a · E_c a (k - 1 ) ( 7 )

E_c a (k) = C a i n (k) - C a i n_cmd_ f (k) …… ( 8 )

Ca i n_cmd_f (k) = -po l e_f_c a- Cai n_cmd_f (k- 1 )

+ (l +po le_f_ca) - Cain_cmd (k) ( 9 )

[0117] 同式（6)において、 Krch— caは所定の到達則ゲインを、 Kadp— caは所定の適応則ゲインをそれぞれ表しており、さらに、 σ— caは、式（7)のように定義される切換関数である。同式（7)において、 E_caは、式 (8)により算出される追従誤差である。同式（8)において、 Cain— cmd— fは、目標カム位相のフィルタ値であり、式（9)に示す目標値フィルタアルゴリズム（一次遅れフィルタアルゴリズム）により算出される。

[0118] ステップ 38で、以上のように位相制御入力 U— Cainを算出した後、本処理を終了する。

[0119] 一方、ステップ 34の判別結果が NOで、エンジン始動制御中でないときには、ステップ 39に進み、アクセル開度 APが所定値 APREFより小さいか否かを判別する。この所定値 APREFは、アクセルペダルが踏まれて!/、な!/、ことを判別するためのものであり、アクセルペダルが踏まれていないことを判別可能な値 (例えば )に設定されている。

[0120] ステップ 39の判別結果が YESで、アクセルペダルが踏まれて!/ヽな、ときには、ステップ 40に進み、触媒暖機タイマの計時値 Teatが所定値 Tcatlmt (例えば 30sec)より小さいか否かを判別する。この触媒暖機タイマは、触媒暖機制御処理の実行時間を計時するものであり、アップカウント式のタイマで構成されている。また、触媒暖機制御は、排気管 13に設けられた触媒装置内の触媒をエンジン始動後に急速に活性化させるための処理である。

[0121] ステップ 40の判別結果が YESで、 Tcat<Tcatlmtのときには、触媒暖機制御を実行すべきであるとして、ステップ 41に進み、目標バルブリフト Lif tin— cmdを、触媒暖機タイマの計時値 Teatおよびエンジン水温 TWに応じて、図 17に示すマップを検索すること〖こより算出する。同図において、 TW1〜TW3は、 TWKTW2く TW3の関係が成立するエンジン水温 TWの所定値を示しており、この点は以下の説明においても同様である。

[0122] このマップでは、目標バルブリフト Liftin— cmdは、エンジン水温 TWが低いほど、より大きな値に設定されている。これは、エンジン水温 TWが低いほど、触媒の活性化に要する時間が長くなるので、排気ガスボリュームを大きくすることで、触媒の活性ィ匕に要する時間を短縮するためである。これにカ卩えて、このマップでは、目標バルブリフト Liftin— cmdは、触媒暖機タイマの計時値 Teatが小さい領域では、計時値 Tc atが大きいほど、より大きな値に設定され、計時値 Teatが大きい領域では、計時値 T catが大きいほど、より小さな値に設定されている。これは、触媒暖機制御の実行時間が経過するのに伴い、エンジン 3の暖機が進むことで、フリクションが低下した場合において、吸入空気量を低減しないと、エンジン回転数 NEを目標値に維持するために点火時期が過剰にリタード制御された状態となり、燃焼状態が不安定になってしまうので、それを回避するためである。

[0123] 次、で、ステップ 42で、目標カム位相 Cain— cmdを、触媒暖機タイマの計時値 Tc atおよびエンジン水温 TWに応じて、図 18に示すマップを検索することにより算出する。

[0124] このマップでは、目標カム位相 Cain— cmdは、エンジン水温 TWが低いほど、より進角側の値に設定されている。これは、エンジン水温 TWが低いほど、上述したように触媒の活性ィ匕に要する時間が長くなるので、ボンビングロスを減少させ、吸入空気量を増大させることで、触媒の活性ィ匕に要する時間を短縮するためである。これにカロえて、このマップでは、目標カム位相 Cain— cmdは、触媒暖機タイマの計時値 Teat 力、さい領域では、計時値 Teatが大きいほど、より遅角側の値に設定され、計時値 Teatが大きい領域では、計時値 Teatが大きいほど、より進角側の値に設定されている。これは、図 17の説明で述べたのと同じ理由による。

[0125] ステップ 42に続いて、前述したように、ステップ 37, 38を実行した後、本処理を終了する。

[0126] 一方、ステップ 39または 40の判別結果が NOのとき、すなわちアクセルペダルが踏まれているとき、または Tcat≥Tcatlmtであるときには、ステップ 43に進み、目標バルブリフト Liftin— cmdを、エンジン回転数 NEおよびアクセル開度 APに応じて、図 19に示すマップを検索することにより算出する。同図において、 AP1〜AP3は、 AP 1 < AP2く AP3の関係が成立するアクセル開度 APの所定値を示しており、この点は以下の説明にお、ても同様である。

[0127] このマップでは、目標バルブリフト Liftin— cmdは、エンジン回転数 NEが高いほど、またはアクセル開度 APが大きいほど、より大きな値に設定されている。これは、ェンジン回転数 NEが高いほど、またはアクセル開度 APが大きいほど、エンジン 3に対する要求出力が大きいことで、より大きな吸入空気量が要求されることによる。

[0128] 次いで、ステップ 44で、目標カム位相 Cain— cmdを、エンジン回転数 NEおよびァクセル開度 APに応じて、図 20に示すマップを検索することにより算出する。このマツプでは、目標カム位相 Cain— cmdは、アクセル開度 APが小さくかつ中回転域にあるときには、それ以外のときよりも進角側の値に設定されている。これは、そのような運転状態では、バルブオーバーラップを増大させ、ボンビングロスを減少させる必要があるためである。

[0129] ステップ 44に続いて、前述したように、ステップ 37, 38を実行した後、本処理を終了する。

[0130] 一方、ステップ 33の判別結果が YESで、可変バルブリフト機構 50が故障しているときには、ステップ 45に進み、リフト制御入力 U— Liftinを所定の故障時用値 U— Lifti n—fsに、位相制御入力 U— Cainを所定の故障時用値 U— Cain— fsにそれぞれ設定した後、本処理を終了する。これにより、前述したように、バルブリフト Liftinが最小値 Liftin— Lに、カム位相 Cainが最遅角値 Cain— Lにそれぞれ保持され、それにより、停車中はアイドル運転やエンジン始動を適切に実行できると同時に、走行中は低速走行状態を維持することができる。

[0131] 以上のように、この可変機構制御処理では、リフト制御入力 U— Liftin力式（2)〜

(5)に示す目標値フィルタ型 2自由度スライディングモード制御アルゴリズムにより算出され、この制御アルゴリズムは、以下のような特性を備えている。

[0132] まず、式（5)における目標値フィルタ設定パラメータ pole— f— Ifの値を変更することで、目標バルブリフト Liftin— cmdに対する目標バルブリフトのフィルタ値 Liftin— cmd—fの追従速度を変更することができるという特性を備えている。より具体的には、目標値フィルタ設定パラメータ pole— f— Ifを値— 1により近、値に設定するほど、目標バルブリフト Liftin— cmdに対する目標バルブリフトのフィルタ値 Liftin— cmd —fの追従速度がより遅い値に設定される。それにより、バルブリフト Liftinを目標バルブリフト Liftin— cmdの変化に追従させる際のリフト制御入力 U— Liftinがより小さな値として算出され、電流値 Imotがより小さい値に設定される。

[0133] したがって、前述したように、ステップ 30の判別結果が YESで、リフトァクチユエータ

60が過電流 ·過負荷状態に近い状況にある場合、目標値フィルタ設定パラメータ pol e— f— Ifを、所定の正常時用値 pole— f— If— SIに代えて、これよりも値— 1に近い故障時用値 pole— f— If _J1に設定することにより、リフト制御入力 U— Liftinすなわち電流値 Imot (特に電流値 Imotの最大値）力正常時用値 pole— f— If— S1を用いる場合よりも小さい値に設定される。それにより、リフトァクチユエータ 60の過電流' 過負荷状態に近い状況を回避すベぐリフトァクチユエータ 60がより低負荷で運転されること〖こなる。

[0134] また、上記特性に加えて、式（3)における切換関数設定パラメータ pole— Ifの値を変更することで、追従誤差 E— Ifの値 0への収束速度および収束挙動を変更することができるという特性を備えている。言い換えれば、可変バルブリフト機構 50すなわちリフトァクチユエータ 60に加えられる外乱の抑制度合いを変更できるという特性を備えている。より具体的には、切換関数設定パラメータ pole— Ifを値— 1により近い値に設定するほど、外乱の抑制度合いがより小さくなり、より大きな追従誤差 E— Ifの発生が許容されることになる。それにより、追従誤差 E— Ifが発生した際のリフト制御入力 U —Liftinがより小さな値として算出され、電流値 Imotがより小さい値に設定される。特に、追従誤差 E— Ifが発生した際における電流値 Imotの最大値を低減できる。

[0135] したがって、前述したように、ステップ 30の判別結果が YESで、リフトァクチユエータ

60が過電流 ·過負荷状態に近い状況にある場合、切換関数設定パラメータ pole— If を、所定の正常時用値 pole— If— SIに代えて、これよりも値— 1に近い故障時用値 p ole_lf _J1に設定することにより、リフト制御入力 U— Liftinすなわち電流値 Imotがより小さい値に設定される。それにより、リフトァクチユエータ 60の過電流 ·過負荷状態に近い状況を回避すベぐリフトァクチユエータ 60がより低負荷で運転されることになる。以上の理由により、前述したように、ステップ 30の判別結果が YESの場合、ステツプ 32で、 2つのパラメータ pole— f— If, pole— Ifがそれぞれ、正常時用値 pole _f_lf_Sl, pole— If— SIよりも値— 1に近い故障時用値 pole— f— If pole —If _J1に設定される。

[0136] なお、以上の可変機構制御処理にぉ、て、ステップ 33の判別結果が YESの場合、ステップ 45に代えて、目標バルブリフト Liftin— cmdおよび目標カム位相 Cain— c mdを所定の故障時用値に設定するステップを実行した後、ステップ 37, 38を実行することにより、可変バルブリフト機構 50の故障時のリフト制御入力 U— Liftinおよび位相制御入力 U_Cainを算出するように構成してもよヽ。

[0137] 次に、図 21を参照しながら、 TDC信号の発生に同期して実行される制御処理について説明する。同図に示すように、この処理では、まず、ステップ 50で、燃料噴射制御処理が実行される。この燃料噴射制御処理では、後述するように、エンジン 3の運転状態に応じて、燃料噴射量 Tcylが燃料噴射弁 10ごとに算出される。

[0138] 次に、ステップ 51で、点火時期制御処理が実行される。この点火時期制御処理では、後述するように、エンジン 3の運転状態に応じて、点火時期 Iglogが点火プラグ 1 1ごとに算出される。この後、本処理を終了する。

[0139] 次に、図 22を参照しながら、上述した燃料噴射制御処理について説明する。この処理では、まず、ステップ 60において、第 2過電流判定フラグ F— Imot— emg2が「1 」であるか否かを判別する。この判別結果力NOで、可変バルブリフト機構 50が正常であるときには、ステップ 61で、下式（10)により、吸入空気量 Gcylを算出する。

[0140] 画

, 60-Gin , 、

^{Gcy l =} ^NF · · · · · ^{( 1 0 )}

[0141] 一方、ステップ 60の判別結果が YESで、可変バルブリフト機構 50が故障しているときには、ステップ 62に進み、吸入空気量 Gcylを所定の故障時用値 Gcyl— fsに設定する。 [0142] ステップ 61または 62に続くステップ 63では、基本燃料噴射量 Tcyl— bsを、換算係数と吸入空気量との積 Kgt'Gcylに設定する。この換算係数 Kgtは、燃料噴射弁 10 ごとに予め設定される所定値である。

[0143] 次、で、ステップ 64に進み、総補正係数 KTOTALを算出する。具体的には、各種の運転パラメータ (例えば吸気温 TAや、大気圧 PA、エンジン水温 TW、アクセル開度 APなど）に応じて、各種のテーブルやマップを検索することで各種の補正係数を算出するとともに、これらの各種の補正係数を互いに乗算することにより、総補正係数 KTOTALを算出する。

[0144] 次に、ステップ 65で、アクセル開度 APおよび吸入空気量 Gcylに応じて、図示しないマップを検索することにより、目標空燃比 KCMDを算出する。この目標空燃比 KC MDは、基本的には、触媒装置の排ガス浄ィ匕性能を良好な状態に保持するために、理論空燃比（14. 5)に設定される。

[0145] 次いで、ステップ 66に進み、 RAM2b内に記憶されている空燃比補正係数 KSTR を読み込む。この空燃比補正係数 KSTRは、図示しない算出処理において、目標空燃比 KCMDおよび検出空燃比 KACTに応じて、所定のフィードバック制御アルゴリズムを含む制御アルゴリズムにより算出される。

[0146] 次に、ステップ 67で、下式（11)により、燃料噴射量 Tcylを算出した後、本処理を終了する。

[0147] [数 5]

Tcyl = Tcy l_bs - KSTR-KTOTAL …… ( 1 1 )

[0148] なお、以上の燃料噴射制御処理にぉ、て、ステップ 60の判別結果が YESの場合、ステップ 62に代えて、燃料噴射を停止するように構成してもよい。

[0149] 次に、図 23を参照しながら、前述した点火時期制御処理について説明する。この処理では、まず、ステップ 70で、前述した第 2過電流判定フラグ F— Imot— emg2が「1」であるか否かを判別する。この判別結果が NOで、可変バルブリフト機構 50が正常であるときには、ステップ 71に進み、前述したエンジン始動フラグ F—ENGSTAR T力「l」である力否かを判別する。この判別結果が YESで、エンジン始動制御中であるときには、ステップ 72に進み、点火時期 Iglogを、所定の始動時用値 Ig— crk (例えば BTDC10° )に設定した後、本処理を終了する。

[0150] 一方、ステップ 71の判別結果が NOで、エンジン始動制御中でないときには、ステップ 73に進み、アクセル開度 APが前述した所定値 APREFより小さいか否かを判別する。この判別結果が YESで、アクセルペダルが踏まれていないときには、ステップ 7 4に進み、触媒暖機タイマの計時値 Teatが所定値 Tcatlm り小さ、か否かを判別する。

[0151] この判別結果が YESで、 Tcat<Tcatlmtのときには、触媒暖機制御を実行すべきであるとして、ステップ 75に進み、触媒暖機用値 Ig_astを算出する。この触媒暖機用値 Ig— astは、具体的には、下式（12)〜（ 14)のスライディングモード制御アルゴリズムにより、算出される。

[0152] 園

m

Ig_ast ^ra) = Ig_ast_base-Krch-a (m)-Kadp-∑ σ (i) (12)

i=0

σ (m) = Enast (m)+pole-Enast (m-1) (1 3)

Enast(m) = NE (m)-NE_ast (14)

[0153] なお、式（12)〜（14)における記号 (m)付きの各離散データは、 TDC信号の発生周期に同期してサンプリング (または算出）されたデータであることを示しており、この点は、以下の離散データにおいても同様である。なお、以下の説明では、各離散データにおける記号 (m)などを適宜、省略する。

[0154] 上記式（12)において、 Ig— ast— baseは、所定の触媒暖機用の基準点火時期（例えば BTDC5°)を表し、 Krch, Kadpは、所定のフィードバックゲインを表している。また、 σは、式（13)のように定義される切換関数である。同式（13)において、 poleは、 —1く poleく 0の関係が成立するように設定される切換関数設定パラメータであり、 E nastは、式（14)により算出される追従誤差である。式（14)において、 NE— astは、所定の触媒暖機用の目標回転数 (例えば 1800rpm)である。以上の制御アルゴリズムにより、触媒暖機用値 Ig— astは、エンジン回転数 NEを上記触媒暖機用の目標回転数 NE astに収束させる値として、算出される。 [0155] 次、で、ステップ 76に進み、点火時期 Iglogを上記触媒暖機用値 Ig— astに設定した後、本処理を終了する。

[0156] 一方、ステップ 73または 74の判別結果が NOのとき、すなわちアクセルペダルが踏まれているとき、または Tcat≥Tcatlmtであるときには、ステップ 77に進み、通常点火時期制御処理を実行する。

[0157] この通常点火時期制御処理は、具体的には、図 24に示すように実行される。まず、ステップ 90で、最大吸入空気量 Gcyl— maxを算出する。具体的には、エンジン回転数 NEに応じて、図示しないテーブルを検索することにより、最大吸入空気量の基本値 Gcyl— max— baseを算出し、エンジン回転数 NEおよびカム位相 Cainに応じて、図示しないマップを検索することにより、補正係数 K— gcyl— maxを算出する。そして、以上のように算出した Gcyl— max— base, K— gcyl— maxに基づき、下式（15) により、最大吸入空気量 Gcyl_maxを算出する。

[0158] [数 7]

Gcyl_max = K_gcyl_max - Gcyl_max_base ( 1 5 )

[0159] 次いで、ステップ 91で、正規ィ匕吸入空気量 Kgcylを、下式（16)により算出する。

[0160] [数 8]

Kgcyl ' · · · · ( 1 6 )

[0161] 次に、ステップ 92に進み、基本点火時期 Iglog_mapを算出する。具体的には、正規ィ匕吸入空気量 Kgcyl、エンジン回転数 NEおよびカム位相 Cainに応じて、図示しない複数のマップを検索し、複数の値を選択するとともに、当該複数の選択値の補間演算により、基本点火時期 Iglog_mapを算出する。

[0162] 次、で、ステップ 93で、点火補正値 Diglogを算出する。具体的には、吸気温 TA、エンジン水温 TWおよび目標空燃比 KCMDなどに応じて、図示しな!、マップおよびテーブルを検索することにより、各種の補正値を算出し、これらの各種の補正値に基づき、点火補正値 Diglogを算出する。

[0163] ステップ 93に続くステップ 94では、点火時期 Iglogを、下式（17)により算出した後、本処理を終了する。 [0164] [数 9]

Iglog= Iglog— map+Diglog (17)

[0165] 図 23に戻り、ステップ 77の通常点火時期制御を以上のように実行した後、本処理を終了する。

[0166] 一方、ステップ 70の判別結果が YESで、可変バルブリフト機構 50が故障しているときには、ステップ 78に進み、故障時用値 Ig— fsを算出する。この故障時用値 Ig— fs は、具体的には、下式（18)〜（20)のスライディングモード制御アルゴリズムにより、算出される。

[0167] [数 10]

m

Ig_fs(m) = Ig_fs_base-Krch^#-a (m)-Kadp^#-∑a^#(i) …… （18) i=0

a^#(m) = Enfs(m)+pole^#-Enfs(m-l) …… （19)

Enfs(m) = NE(m)-NE_fs (20)

[0168] 上記式（18)において、 Ig— fs— baseは、所定の故障時用の基準点火時期（例えば TDC±0° )を表し、 Krch # , Kadp #は、所定のフィードバックゲインを表して！/、る。また、 σ #は、式（19)のように定義される切換関数である。同式（19)において、 ρο le #は、— 1く pole #く 0の関係が成立するように設定される切換関数設定パラメ一タであり、 Enfsは、式（20)により算出される追従誤差である。同式（20)において、 N E— fsは、所定の故障時目標回転数 (例えば 2000rpm)である。以上の制御アルゴリズムにより、故障時用値 Ig— fsは、エンジン回転数 NEを上記故障時目標回転数 N E— fsに収束させる値として、算出される。

[0169] 次、で、ステップ 79に進み、点火時期 Iglogを上記故障時用値 Ig— fsに設定した後、本処理を終了する。

[0170] なお、以上の点火時期制御処理にぉ、て、ステップ 70の判別結果が YESの場合、ステップ 78, 79に代えて、点火を停止するように構成してもよい。

[0171] 以上のように、本実施形態の制御装置 1によれば、電流値 Imotとサンプリング周期 Stimeとの積の積算することにより、積算値 Slmotが算出され、この積算値 Slmotが第 1および第 2判定値 SImot_[l, SImot_[2と比較される。そして、 SImot≥SIm ot_[lのとき、すなわち可変バルブリフト機構 50のリフトァクチユエータ 60が過電流' 過負荷状態に近い状況にあるときには、目標値フィルタ設定パラメータ pole— f— If および切換関数設定パラメータ pole— Ifがそれぞれ、所定の故障時用値 pole— f—1 f _ 1, pole_lf _J1に設定されるとともに、そのように設定された 2つのパラメータ po le_f_lf, pole— Ifを用いて、可変バルブリフト機構 50へのリフト制御入力 U—Lifti nが、式（2)〜（5)の目標値フィルタ型 2自由度スライディングモード制御アルゴリズムにより算出される。

[0172] これらの所定の故障時用値 pole— f— If pole— lf_[lは、 SImot< SImot— J 1のときに用いられる正常時用値 pole— f— If—S 1 , pole— If— S 1よりも値— 1に近い値に設定されているので、前述した制御アルゴリズムの特性により、目標バルブリフト Liftin— cmdに対する目標バルブリフトのフィルタ値 Liftin— cmd— fの追従速度がより遅い値に設定されるとともに、外乱の抑制度合いがより小さくなり、より大きな追従誤差 E— Ifの発生が許容されることになる。それにより、可変バルブリフト機構 50 が過電流 '過負荷状態に近い状況にある場合において、リフト制御入力 U— Liftin すなわちリフトァクチユエータ 60に流れる電流値 Imotがより小さな値に変更されるので、リフトァクチユエータ 60すなわち可変バルブリフト機構 50が過電流'過負荷状態になるのを回避できる。すなわち、従来と異なり、センサなどを用いることなぐ可変バルブリフト機構 50の過負荷状態を回避できることで、製造コストを削減できる。

[0173] また、 Slmot≥SImot_[2のときには、リフト制御入力 U— Liftinが所定の故障時用値 U— Liftin— fsに設定される。この場合、 SImot_[2>SImot_ilであることにより、この条件が成立する以前に SImot≥SImot_[lが成立することで、電流値 Imo tがより小さな値に変更されていることになるので、それにもかかわらず、積算値 SImo tがさらに増大して第 2判定値 Slmot _[2以上となった場合には、可変バルブリフト機構 50が故障していると推定できる。したがって、可変バルブリフト機構 50が故障している場合において、可変バルブリフト機構 50の過負荷状態が継続するのを確実に回避できる。

[0174] さらに、可変バルブリフト機構 50が過電流 '過負荷状態に近い状況にあるか否かの判定、または過電流 '過負荷状態にある力否かの判定において、電流値 Imotとサンプリング周期 Stimeとの積を積算した値 SImotを用いるので、電流の 2乗値を用いる従来の手法 (または後述する式（21)により算出される積算値 SImot2を用いる場合）と比べて、第 1および第 2判定値 SImot _ 1, SImot _[2を容易かつ適切に設定することができる。それにより、そのような判定をより精度良く行うことができ、可変バルブリフト機構 50の過負荷状態をより確実に回避できる。

[0175] また、電流値 Imotが上限値 Imot— max以上であるときに、積算値 SImotの積算が実行され、 Imotく Imot— maxのときに、積算値 SImotが値 0にリセットされるので、可変ノレブリフト機構 50において、過電流状態またはそれに近い状態が継続している場合にのみ、積算値 SImotが算出され、そのように算出された積算値 SImotに基づいて、可変バルブリフト機構 50が過負荷状態またはそれに近い状態にある力否かを判定できる。それにより、そのような判定を迅速かつ精度良く実行することができる。

[0176] さらに、第 1および第 2過電流判定フラグ F— Imot— emgl, F— Imot— emg2が、 SImot≥SImot_[l, SImot≥SImot_[2のときにそれぞれ「1」に設定され、これらのフラグ F— Imot— emgl, F— Imot— emg2の値が RAM2b内に記憶される。そして、これらのフラグ F— Imot— emgl, F— Imot— emg2の値は、所定のリセット条件が成立することでリセットフラグ F— RESET= 1とならない限り、 IG. SW29が OFF された場合でも、 RAM2b内に保持される。それにより、メンテナンスなどの際、可変バルブリフト機構 50における故障の有無、および過電流 '過負荷状態に近い状況の発生の有無を確認することができる。

[0177] また、 2つのパラメータ pole— f— If, pole— Ifを変更するだけで、可変バルブリフト機構 50へのリフト制御入力 U—Lif tinを、より小さな値に変更することができる。すなわち、最適レギユレータアルゴリズムおよび PID制御アルゴリズムなどのように、比例項および積分項のゲインを変更する必要がな、ので、ゲインのバランスが崩れることがなぐ制御系の安定性を損なうことがない。その結果、制御系の安定性を損なうことなぐ可変バルブリフト機構 50の過負荷状態を回避することができる。

[0178] なお、実施形態における前述した図 13の過電流判定処理に代えて、図 25に示す過電流判定処理を実行するように構成してもよい。同図 25に示すように、この過電流判定処理では、図 13の過電流判定処理と比べると、ステップ 103, 110を除いて同様に構成されているので、以下、図 13の過電流判定処理と異なる点を中心として説明する。

[0179] すなわち、この処理では、ステップ 101で、電流値 Imotが所定の上限値 Imot— m ax (所定のしきい値）以上である力否かを判別する。この判別結果が NOで、 Imotく I mot— maxのときには、リフトァクチユエータ 60が過電流 '過負荷状態にないとして、ステップ 102に進み、積算値 Slmotを値 0に設定し、次いで、ステップ 103で、第 1過電流判定フラグ F— Imot— emglを「0」に設定した後、本処理を終了する。

[0180] 一方、ステップ 101の判別結果が YESで、 Imot≥ Imot— maxのときには、ステツプ 104で、積算値 Slmotを前述した式（1)により算出し、 RAM2b内に記憶する。次いで、ステップ 105で、積算値 Slmotが所定の第 1判定値 SImot_[l以上であるか否かを判別する。この判別結果が NOのときには、前述したステップ 103を実行した後、本処理を終了する。

[0181] 一方、ステップ 105の判別結果が YESで、 SImot≥SImot_[lのときには、ステツプ 106に進み、第 1過電流判定フラグ F— Imot— emglを「1」に設定し、 RAM2b内に記憶する。次いで、ステップ 107, 108を、前述したステップ 16, 17と同様に実行した後、本処理を終了する。

[0182] また、ステップ 109で、リセットフラグ F— RESET力「l」であるか否かを判別し、この判別結果が NOのときには、そのまま本処理を終了する。一方、この判別結果が YE Sのときには、ステップ 110で、積算値 Slmotを値 0に、第 2過電流判定フラグ F— Im ot— emg2を「0」にそれぞれリセットする。この後、ステップ 101以降を前述したように実行した後、本処理を終了する。

[0183] 以上のように、この過電流判定処理では、 Imot<Imot— maxのときには、第 1過電流判定フラグ F— Imot— emglが「0」に設定されるので、前述した図 14のステップ 30の判別結果が NOとなることで、ステップ 31で、目標値フィルタ設定パラメータ pol e— f— Ifが所定の正常時用値 pole— f— If— S 1に、切換関数設定パラメータ pole— 1 fが所定の正常時用値 pole— If— SIにそれぞれ設定される。それにより、リフト制御入力 U— Liftinが、 pole— f— If =pole— f— lf_Jl &pole— If =pole— lf_[ 1のときよりも増大される。すなわち、リフトァクチユエータ 60が過負荷状態に近い状況になつた場合、 2つのパラメータ pole— f— If, pole— Ifが所定の故障時用値 pole— f— If _ 1, pole— If _J1にそれぞれ設定されることで、リフトァクチユエータ 60の過負荷状態に近い状況が回避される。そして、 Imotく Imot— maxが成立すると、 2つのパラメータ pole— f— If, pole— Ifが所定の正常時用値 pole— f— If— S I, pole— If— S 1にそれぞれ設定されることで、リフトァクチユエータ 60が、 2つのパラメータが故障時用値に設定されているときよりも大きな駆動力で運転される。その後、 Im₀t≥Imot— maxが再び成立すると、以上の動作を繰り返すことになる。

[0184] すなわち、前述した実施形態の場合、 2つのパラメータ pole— f— If, pole— Ifが所定の故障時用値 pole— f— If _ 1, pole_lf _J1にー且設定されると、リセット条件が成立しない限り、その状態に保持されることで、リフトァクチユエータ 60が小さな駆動力で連続運転されるのに対して、図 25の例では、リフトァクチユエータ 60における過負荷状態に近い状況が解消するのに応じて、リフトァクチユエータ 60の駆動力を自動的に増大させることができる。その結果、エンジン 3の運転性を向上させることができる。

[0185] なお、実施形態は、ァクチユエータとして内燃機関 3の可変バルブリフト機構 50を用い、これを介して制御量としてのノレブリフト Liftinを制御した例である力本発明の制御装置はこれに限らず、様々な産業機械においてァクチユエータを介して制御量を制御するものに適用可能である。

[0186] また、実施形態は、ァクチユエータとして、電気モータ式の可変バルブリフト機構 50 を用いた例であるが、本発明におけるァクチユエータはこれに限らず、供給電力を駆動力に変換する電気式のァクチユエータであればよい。例えば、ァクチユエータとして、ソレノイドを備えたソレノイド式のァクチユエータを用いてもょ、。

[0187] さらに、実施形態は、電力パラメータとして電流値 Imotを用いた例である力電力ノメータはこれに限らず、ァクチユエータに実際に供給される電力を表すものであればよい。例えば、ァクチユエータにおける電圧値を、電力パラメータとして用いてもよぐその場合には、電力パラメータ検出手段として、電圧センサを用いればよい。 [0188] また、実施形態は、負荷パラメータとして、積算値 SImotを用いた例であるが、負荷ノラメータはこれに限らず、ァクチユエータの負荷を表すものであればよい。例えば、負荷パラメータとして、下式（21)により算出される積算値 SImot2を用い、前述した過電流判定処理にぉ、て、この積算値 SImot2を所定の判定値と比較するようにしても良い。なお、この積算値 SImot2は、リフトァクチユエータ 60の電気モータ 61の発熱量に比例する値として算出される。

[0189] [数 11]

SImot2 (k) = SImot2 (k- l) + Imot (k) ² - St ime ( 2 1 )

[0190] さらに、実施形態は、所定の制御アルゴリズムとして、式（2)〜（5)の目標値フィルタ型 2自由度スライディングモード制御アルゴリズムを用いた例である力所定の制御アルゴリズムはこれに限らず、制御量を目標制御量に追従するように、ァクチユエータへの供給電力を算出できるものであればよい。例えば、所定の制御アルゴリズムとして、 PID制御アルゴリズムなどの一般的なフィードバック制御アルゴリズムや、バックステツビング制御アルゴリズムなどの応答指定型制御アルゴリズムを用いてもよ、。

[0191] また、実施形態は、応答指定型制御アルゴリズムとして、式 (2)〜 (4)のスライディングモード制御アルゴリズムを用いた例である力これに代えて、ノノクステツビング制御アルゴリズムなどの応答指定型制御アルゴリズムを用いてもょ、。

[0192] さらに、実施形態は、目標値フィルタ型 2自由度制御アルゴリズムとして、式（2)〜（ 5)の目標値フィルタ型 2自由度スライディングモード制御アルゴリズムを用いた例であるが、目標値フィルタ型 2自由度制御アルゴリズムはこれに限らず、目標値フィルタアルゴリズムとフィードバック制御アルゴリズムとを組み合わせたものであればょ、。例えば、目標値フィルタアルゴリズムと PID制御アルゴリズムとを組み合わせた目標値フィルタ型 2自由度制御アルゴリズムを用いてもよ!、。

[0193] また、実施形態は、 F_Imot_emgl = 1の場合、 2つのパラメータ pole_f_lf , p ole— Ifをいずれも所定の故障時用値 pole— f— If _ 1, pole— If _J1に設定した例であるが、 2つのパラメータ pole— f— If, pole— Ifの一方のみを、その故障時用値に設定するように構成してもよヽ。

産業上の利用の可能性本発明の制御装置は、センサなどを用いることなぐァクチユエ一タの過負荷状態を回避できるので、様々な産業機械にお、てァクチユエータを介して制御量を制御するものに有利に適用可能である。

Claims

請求の範囲

[1] 供給電力を駆動力に変換するァクチユエータを介して制御量を制御する制御装置であって、

前記制御量を検出する制御量検出手段と、

前記制御量の目標となる目標制御量を設定する目標制御量設定手段と、前記検出された制御量が前記目標制御量に追従するように、所定の制御アルゴリズムにより、前記ァクチユエータへの前記供給電力を算出する供給電力算出手段と、前記ァクチユエータに実際に供給されている電力を表す電力パラメータを検出する電力パラメータ検出手段と、

当該検出された電力パラメータに基づき、前記ァクチユエータの負荷を表す負荷パラメータを算出する負荷パラメータ算出手段と、

当該負荷パラメータが所定の第 1判定値以上であるか否かを判定する第 1判定手段と、

を備え、

前記所定の制御アルゴリズムは、前記制御量の前記目標制御量への追従性を決定する追従パラメータ、および前記ァクチユエータに加えられる外乱の影響を抑制する度合いを決定する外乱抑制パラメータの少なくとも一方のノメータを含み、前記供給電力算出手段は、前記少なくとも一方のパラメータを、前記第 1判定手段により前記負荷パラメータが前記所定の第 1判定値以上であると判定されているときには、当該所定の第 1判定値未満であると判定されているときよりも前記供給電力がより小さくなるような第 1の所定値に設定することを特徴とする制御装置。

[2] 前記電力パラメータは、前記ァクチユエータを実際に流れている電流の値であり、前記負荷パラメータ算出手段は、前記負荷パラメータを、前記検出された電流の値と当該電流が流れた時間との積を積算することによって算出することを特徴とする請求項 1に記載の制御装置。

[3] 前記負荷パラメータが前記所定の第 1判定値よりも大きい所定の第 2判定値以上である力否かを判定する第 2判定手段をさらに備え、

前記供給電力算出手段は、前記第 2判定手段により前記負荷パラメータが前記所定の第 2判定値以上であると判定されているときには、前記供給電力を所定の故障時用値に設定することを特徴とする請求項 1または 2に記載の制御装置。

[4] 前記第 1判定手段および前記第 2判定手段の判定結果を記憶する記憶手段と、所定のリセット条件が成立したときに、前記記憶手段に記憶された前記第 1判定手段および前記第 2判定手段の判定結果をリセットするリセット手段と、

をさらに備えることを特徴とする請求項 3に記載の制御装置。

[5] 前記電力ノメータが所定のしきい値以上である力否かを判定する電力パラメータ判定手段をさらに備え、

前記供給電力算出手段は、前記第 1判定手段により前記負荷パラメータが前記所定の第 1判定値以上であると判定されている場合において、前記電力パラメータ判定手段により前記電力パラメータが前記所定のしきい値未満であると判定されたときには、前記少なくとも一方のパラメータを、前記第 1の所定値に設定されているときよりも前記供給電力がより大きくなるような第 2の所定値に設定することを特徴とする請求項 1に記載の制御装置。

[6] 供給電力を駆動力に変換するァクチユエータを介して制御量を制御する制御装置であって、

前記ァクチユエータへの供給電力を算出する供給電力算出手段と、

前記ァクチユエータを流れる電流の値を検出する電流値検出手段と、

前記ァクチユエータの負荷を表す負荷パラメータを、前記検出された電流の値と当該電流が流れた時間との積を積算することによって算出する負荷パラメータ算出手段と、

当該負荷パラメータが所定の判定値以上であるか否かを判定する判定手段と、を備え、

前記供給電力算出手段は、前記判定手段により前記負荷パラメータが前記所定の判定値以上であると判定されているときには、前記供給電力を所定の故障時用値に設定することを特徴とする制御装置。

[7] 前記判定手段の判定結果を記憶する記憶手段と、

所定のリセット条件が成立したときに、前記記憶手段に記憶された前記判定手段の判定結果をリセットするリセット手段と、

をさらに備えることを特徴とする請求項 6に記載の制御装置。

[8] 前記負荷パラメータ算出手段は、前記電流の値が所定電流値以上であるときに、前記負荷パラメータの積算を実行し、前記電流の値が前記所定電流値未満であるときに、前記負荷パラメータを値 0にリセットすることを特徴とする請求項 2または 6に記載の制御装置。

[9] 前記ァクチユエータは、内燃機関の吸気弁および排気弁の少なくとも一方のリフトであるバルブリフトを、前記制御量として変更する可変バルブリフト機構に用いられることを特徴とする請求項 1な、し 8の、ずれかに記載の制御装置。

[10] 前記所定の制御アルゴリズムは、所定の応答指定型制御アルゴリズムを含み、前記外乱抑制パラメータは、当該所定の応答指定型制御アルゴリズムにおける、前記制御量と前記目標制御量との偏差の値 0への収束速度および収束挙動を指定する応答指定パラメータであることを特徴とする請求項 1な、し 9の、ずれかに記載の制御装置。

[11] 前記所定の制御アルゴリズムは、前記目標制御量のフィルタ値を算出する所定の目標値フィルタアルゴリズムと、前記制御量を当該フィルタ値に収束させるための所定のフィードバック制御アルゴリズムとを組み合わせた目標値フィルタ型 2自由度制御アルゴリズムを含み、

前記追従パラメータは、前記目標値フィルタアルゴリズムにおける、前記目標制御量に対する前記フィルタ値の追従速度を設定する目標値フィルタ設定パラメータであることを特徴とする請求項 1な、し 9の、ずれかに記載の制御装置。