JP2001164975A - 可変動弁型エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電磁駆動式の吸排気弁が開故障したときに、高
温ガスが吸気系を逆流してエアフローメータ等の吸気系
部品に直接当たることを回避する。 【解決手段】吸気弁と排気弁との一方に開故障が発生し
た気筒においては、正常な方を閉弁状態に固定すると共
に（Ｓ23，Ｓ25）、燃料噴射及び点火を停止させ（Ｓ2
6）、故障状況によりスロットルを絞る。更に、残る正
常気筒で目標トルクを発生させるべく、正常気筒におけ
る目標吸入空気量・燃料噴射を増量補正する（Ｓ27）。
また、吸気弁と排気弁との双方が同一気筒で開故障した
ときには、当該気筒において燃料噴射及び点火を停止さ
せると共に（Ｓ28）、スロットル弁を強制的に最小開度
付近にまで絞る（Ｓ29）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は可変動弁型エンジン
の制御装置に関し、詳しくは、吸排気弁の開閉が電子制
御される構成の可変動弁型エンジンにおける吸排気弁の
開故障時のフェイルセーフ技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、可変動弁型エンジンとしては、特
開平１０−０４７０２８号公報に開示されるようなもの
があった。

【０００３】このものは、吸排気弁を閉弁位置に保持す
る吸引力を有する永久磁石を備えると共に、電磁力によ
って前記吸排気弁を開弁位置に移動させる電磁石を備え
て可変動弁機構を構成するものであり、前記電磁石の電
気的異常時には、該電磁石への通電を停止させて吸排気
弁を閉弁状態に固定させることで、バックファイヤや排
気の逆流を防止できる構成になっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
に故障気筒の吸排気弁の何れかを閉固定する構成におい
て、例えば、特定気筒のデポジット等の閉弁を妨げる物
質の生成が多い場合や、気筒毎のシステム故障（断線等
を含む）の場合には、吸気弁と排気弁の両方が閉弁不能
となる場合が存在する。また、システムの構成によって
は、吸気弁と排気弁の何れかが故障することで、吸気弁
と排気弁の両方が制御不能となる場合もある。

【０００５】このように、故障によっては、バックファ
イヤや排気（高温ガス）の逆流を防止できない場合があ
る。本発明は、この様な問題点に鑑みなされたもので、
可変動弁機構の両弁故障を含めて、電気的及び機械的異
常発生時に、バックファイヤや、排気（高温ガス）の逆
流を防止できる可変動弁型エンジンの制御装置を提供す
ることを目的とする。

【０００６】また、気筒数により、機関を安全に停止す
る為の可変動弁型エンジンの制御装置を提供することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そのため請求項１記載の
発明に係る可変動弁型エンジンの制御装置は、吸排気弁
の開閉が電子制御されると共に、スロットル弁の開度が
電子制御される構成の可変動弁型エンジンの制御装置で
あって、図１に示すように構成される。

【０００８】図１において、開故障検出手段は、前記吸
排気弁それぞれについて、開弁状態に保持される開故障
の発生を検出する吸排気弁それぞれの開固着故障を検出
する。

【０００９】そして、吸気絞り制御手段は、開故障検出
手段により開故障の発生が検出されたときに、前記スロ
ットル弁を略最小開度付近に絞る。かかる構成による
と、吸気弁及び／又は排気弁に開故障が発生すると、ス
ロットル弁が略最小開度付近に絞られ、たとえ吸排気弁
の開故障により高温ガスが排気側から吸気側に逆流して
も、該高温ガスがスロットル弁で略遮られ、スロットル
弁上流側の部品（例えばエアフローメータ）に高温ガス
が直接当たることがない。更に、スロットル弁を絞るこ
とで、エンジンの吸入空気量が小さくなり、たとえバッ
クファイヤが発生したとしてもその規模が小さくなる。

【００１０】また、請求項２記載の発明は、吸排気弁の
開閉が電子制御されると共に、スロットル弁の開度が電
子制御される構成の可変動弁型エンジンの制御装置であ
って、図２に示すように構成される。

【００１１】図２において、開故障検出手段は、吸排気
弁それぞれについて、開弁状態に保持される開故障の発
生を検出する。そして、閉固定制御手段は、開故障検出
手段により吸気弁側と排気弁側とのいずれか一方におけ
る開故障の発生が検出されたときに、該開故障の発生が
検出された気筒の正常な側を閉弁固定状態に制御する。

【００１２】また、吸気絞り制御手段は、開故障検出手
段により吸気弁側と排気弁側との双方における開故障の
発生が検出されたときに、前記スロットル弁を略最小開
度付近に絞る。

【００１３】かかる構成によると、ある気筒の吸気弁と
排気弁とのいずれか一方が開故障したときには、正常な
方を閉固定状態に制御することで、高温ガスの逆流を防
止するが、吸排気弁の両方が開故障したときには、吸排
気弁によっては高温ガスの逆流を遮断できないので、ス
ロットル弁を略最小開度付近に絞り、吸気側に逆流して
きた高温ガスをスロットル弁で略遮る。

【００１４】請求項３記載の発明では、前記スロットル
弁が、各気筒毎に独立制御可能に設けられ、前記吸気絞
り制御手段が、吸排気弁の開故障の発生が検出された気
筒のスロットル弁のみを略最小開度付近に絞る構成とし
た。

【００１５】かかる構成によると、各気筒毎にスロット
ル弁が設けられ、かつ、これらのスロットル弁は、それ
ぞれを独立に制御できる構成であるので、吸排気弁の開
故障が発生した気筒に設けられているスロットル弁のみ
を略最小開度付近に絞り、他の吸排気弁が正常な気筒に
設けられているスロットル弁については通常開度に制御
する。

【００１６】請求項４記載の発明では、各気筒毎に燃料
噴射弁を備える構成であって、前記開故障検出手段によ
って吸排気弁の開故障の発生が検出された気筒に対する
前記燃料噴射弁による燃料噴射を停止させると共に、前
記開故障の発生が検出された気筒に対する点火を停止さ
せる気筒休止手段を設ける構成とした。

【００１７】かかる構成によると、吸排気弁の開故障の
発生が検出された気筒に対しては、燃料噴射弁による燃
料噴射及び点火栓による点火が停止される。請求項５記
載の発明では、各気筒毎に燃料噴射弁を備えると共に、
目標のエンジン出力トルクに対応する目標吸入空気量を
得るべく各気筒毎に吸入空気量を制御する吸入空気量制
御手段を備え、前記開故障検出手段によって吸排気弁の
開故障の発生が検出されたときに、通常に運転させるこ
とが可能な気筒の目標吸入空気量及び燃料噴射量を補正
する制御量補正手段を設ける構成とした。

【００１８】かかる構成によると、例えばアクセル開度
等に基づいて設定される目標のエンジン出力トルクを発
生させるべく、例えば吸気弁の閉時期を制御するなどし
て各気筒のシリンダ吸入空気量を制御する。ここで、吸
排気弁の開故障が発生した気筒において所期のトルクを
発生させることができなくなると、通常運転が可能な吸
排気弁が正常である気筒における目標吸入空気量を増や
すと共に、各気筒に略均一に空気が吸引されるものとし
て演算される燃料噴射量を増量補正し、異常の発生した
一部気筒を除く残りの気筒個々での発生トルクを増大さ
せる。

【００１９】尚、通常運転が可能な気筒とは、通常開度
に制御されるスロットル弁を介して空気が吸引される気
筒であって、吸気弁，排気弁が共に正常な気筒である。

【００２０】

【発明の効果】請求項１記載の発明によると、吸排気弁
に開故障が発生するとスロットル弁を略最小開度付近に
絞るので、たとえ排気側から高温ガスが吸気側に逆流し
てきても、スロットル弁の上流側まで高温ガスが到達す
ることを防止できて、スロットル弁上流側の部品を保護
できる一方、車両の移動を可能としつつ、過大なバック
ファイヤの発生を防止できるという効果がある。

【００２１】請求項２記載の発明によると、吸気弁と排
気弁との一方に開故障が発生した場合には、当該気筒を
介した逆流の発生を防止でき、また、吸気弁と排気弁と
の双方に開故障が発生したときには、吸気側に逆流して
きた高温ガスが、スロットル弁の上流側の部品に直接当
たることを防止できると共に、車両の移動を可能としつ
つ、過大なバックファイヤの発生を防止できるという効
果がある。

【００２２】請求項３記載の発明によると、吸気弁と排
気弁の双方が開故障した気筒の吸気のみをスロットル弁
で絞るので、吸気側に逆流してきた高温ガスがスロット
ル弁上流側の部品に直接当たることを防止しつつ、吸排
気弁が正常である気筒については通常に運転させること
が可能であるという効果がある。

【００２３】請求項４記載の発明によると、吸排気弁に
開故障が生じた気筒に対する燃料噴射及び点火を停止さ
せるので、たとえ吸排気弁の開故障が発生してもバック
ファイヤ等の異常燃焼の発生を防止できるという効果が
ある。

【００２４】請求項５記載の発明によると、吸排気弁に
開故障が生じたときに、吸気系の部品を保護しつつ、エ
ンジン出力トルクが大きく落ち込むことを防止できると
いう効果がある。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき詳細に説明する。図３は、実施の形態における
車両用エンジンのシステム構成を示した図である。

【００２６】この図３において、エンジン１０１には、
吸気ダクト１０２、吸気コレクタ１０３、吸気マニホー
ルド１０４を介して空気が吸引される。前記吸気ダクト
１０２には、吸入空気流量を検出するエアフローメータ
１０５が設けられると共に、該エアフローメータ１０５
の下流には、ステップモータ等のアクチュエータによっ
て開閉駆動される電子制御式スロットル弁１０６が介装
されている。吸気マニホールド１０４の各ブランチ部に
は、各気筒毎に燃料噴射弁１０７が設けられている。

【００２７】各気筒に設けられる吸気弁１０８及び排気
弁１０９は、図４に示すような電磁駆動式のアクチュエ
ータにより駆動され、該電磁駆動式のアクチュエータに
対する制御信号の出力によって吸気弁１０８及び排気弁
１０９の開閉（バルブタイミング）が電子制御される構
成となっている。

【００２８】各気筒の燃焼室それぞれには点火栓１１０
が設けられており、該点火栓１１０による火花着火によ
り燃焼した排気は、前記排気弁１０９を介して排出さ
れ、排気マニホールド１１１によって導出される。前記
排気マニホールド１１１の集合部には、空燃比センサ１
１２が設けられ、排気中の酸素濃度を介して燃焼混合気
の空燃比を検出する。

【００２９】ＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニッ
ト）１１３は、前記電子制御式スロットル弁１０６、燃
料噴射弁１０７、点火栓１１０、及び、図４に示す吸排
気弁１０８，１０９の電磁駆動式アクチュエータに駆動
信号を出力する一方、前記エアフローメータ１０５、空
燃比センサ１１２からの検出信号を入力する。

【００３０】また、前記ＥＣＵ１１３には、クランク角
センサ１１４、水温センサ１１５、吸気温センサ１１
６、アクセル操作量センサ１１７、車速センサ１１８か
らの検出信号が入力される。

【００３１】次に、図４に示した吸排気弁１０８，１０
９の電磁駆動式アクチュエータについて説明する。図４
において、吸排気弁２０２（吸気弁１０８又は排気弁１
０９）は、シリンダヘッド２０１に対して摺動可能に支
持されている。吸排気弁２０２の軸部には、バルブリテ
ーナ２０３が固定されている。バルブリテーナ２０３と
シリンダヘッド２０１の間には、バルブスプリング２０
４が圧縮されて装着されており、これにより吸排気弁２
０２はシリンダヘッド２０１のポート２０１ａを閉じる
方向（閉弁方向）に付勢されることになる。

【００３２】シリンダヘッド２０１には装置の筐体部材
２０５，２０６，２０７が固定されており、筐体内には
電磁石２０８，２０９が設けられている。電磁石２０
８，２０９は、直接筐体部材２０６，２０７に固定され
て設置されている。また、電磁石２０８，２０９には、
それぞれ電気コイル２０８ａ，２０９ａが設けられてお
り、駆動回路により各電気コイルに電流が流されること
で、電磁石２０８，２０９の吸引面２０８ｂ，２０９ｂ
が吸引力を発生することになる。

【００３３】電磁石２０８，２０９の中心部には、シャ
フト２１０が摺動可能に設置されており、該シャフト２
１０の中間部分には、電磁石２０８の吸引面２０８ｂと
電磁石２０９の吸引面２０９ｂとの間に、磁性体からな
る可動板２１１が固定されている。これにより、電磁石
２０８，２０９の何れに対して通電させるかにより、前
記可動板２１１をシャフト２１０と一体に図で上下方向
に駆動し得る構成となっている。

【００３４】また、シャフト２１０のシリンダヘッド２
０１と反対側の端部にはスプリングシート２１４が固定
されており、筐体に固定されたスプリングカバー２１６
との間に圧縮されて設置された開弁スプリング２１５の
作用により、シャフト２１０は開弁方向（図の下向き）
に付勢されている。

【００３５】シャフト２１０は、吸排気弁２０２の軸部
と同軸上に設けられており、シャフト２１０のシリンダ
ヘッド側の端部は、吸排気弁２０２の軸の頂面２０２ａ
と対向している。そのため、シャフト２１０に開弁方向
（図の下向き）の力が作用した場合には、シャフト２１
０が吸排気弁２０２を押し、吸排気弁２０２を開弁する
ことになり、逆にシャフト２１０が閉弁方向（図の上向
き）に移動した場合には、吸排気弁２０２はポート２０
１ａを塞くまで閉弁方向に変位することになる。このよ
うにして、電磁石２０８，２０９の吸引動作により、バ
ルブの開閉を可能にしている。

【００３６】リフトセンサ２１７は、吸排気弁２０２の
リフト量を計測するセンサであり、ポテンショメータを
使用してリフト量を検出する。但し、リフトセンサ２１
７を、ポテンショメータを使用するものに限定するもの
ではなく、例えば、磁界の変化に基づいてリフト量を検
出する構成などであっても良い。また、リフトセンサ２
１７に代えて、吸排気弁２０２が閉弁位置に着座してい
るか否かをＯＮ・ＯＦＦ的に検出するセンサを設ける構
成であっても良い。

【００３７】図５は、ＥＣＵ（エンジン・コントロール
・ユニット）１１３による制御内容を概略的に示すブロ
ック図である。目標開口面積演算部５１では、アクセル
操作量に基づいて吸気系の目標開口面積Ａ（目標のエン
ジン出力トルク相当値）を演算する。

【００３８】目標体積流量比演算部５２では、目標開口
面積Ａ，エンジン回転速度Ｎｅ及び排気量に基づいて目
標体積流量比ｔＱＨＯを演算する。目標バルブタイミン
グ演算部５３では、前記目標体積流量比ｔＱＨＯや目標
内部ＥＧＲ率等に基づき、吸排気弁１０８，１０９の目
標開閉時期を演算する。

【００３９】そして、吸排気弁駆動部５４では、目標開
閉時期に基づいて各吸排気弁１０８，１０９の電磁駆動
式アクチュエータ５５に対して駆動信号（電気コイル２
０８ａ，２０９ａの通電制御信号）を出力する。

【００４０】尚、本実施形態では、吸気弁１０８の閉時
期を前記目標体積流量比ｔＱＨＯに基づいて制御するこ
とで、各気筒のシリンダ吸入空気量を目標体積流量比ｔ
ＱＨＯ相当にそれぞれ制御する構成となっている。

【００４１】一方、目標吸気圧演算部６１では、目標吸
気圧（目標ブースト）を演算し、目標開度演算部６２で
は、前記目標吸気圧及び目標体積流量比ｔＱＨＯに基づ
いて、電子制御式スロットル弁１０６の目標開度を演算
する。

【００４２】スロットル弁駆動部６３では、前記目標開
度に基づき電子制御式スロットル弁１０６に対して駆動
信号を出力する。また、基本噴射量演算部７１では、エ
アフローメータ１０５で検出された吸入空気量とエンジ
ン回転速度Ｎｅとに基づいて基本燃料噴射量Ｔｐを演算
する。尚、基本燃料噴射量Ｔｐを目標体積流量比ｔＱＨ
Ｏに基づいて演算させる構成としても良い。

【００４３】そして、噴射量演算部７２では、前記基本
燃料噴射量Ｔｐを、水温などに基づく補正係数や、空燃
比フィードバック補正係数などによって補正し、最終的
な燃料噴射量Ｔｉを演算する。

【００４４】噴射弁駆動部７３では、前記燃料噴射量Ｔ
ｉに対応する駆動信号を、各気筒の噴射タイミングに合
わせて各気筒の燃料噴射弁１０７に出力する。また、点
火時期演算部８１では、前記基本燃料噴射量Ｔｐとエン
ジン回転速度Ｎｅとに基づき目標点火時期を演算し、点
火駆動部８２では、前記目標点火時期において点火を行
なわせるべく、前記目標点火時期よりも要求ドエル時間
だけ前の時点から点火コイルへの通電を開始して前記目
標点火時期で通電を遮断させる通電制御信号を、各気筒
毎に設けられる点火コイル８３に対してそれぞれ出力す
る。

【００４５】本実施形態においては、更に、各吸排気弁
１０８，１０９において、閉弁制御しても閉弁位置に駆
動することができずに開弁状態に保持される故障（以
下、開故障という）の発生を、各吸排気弁１０８，１０
９毎にそれぞれ検出する開故障検出部９１が設けられる
と共に、該開故障検出部９１で開故障の発生が検出され
たときに、所定のフェイルセーフ処理を行なうフェイル
セーフ処理部９２を設けてある。

【００４６】図６のフローチャートは、前記開故障検出
部９１（開故障検出手段）における開故障検出の詳細を
示すものである。尚、各吸排気弁１０８，１０９毎に図
６のフローチャートに示す開故障検出が行なわれ、各吸
排気弁１０８，１０９毎に開故障の有無が判定されるも
のとする。

【００４７】図６のフローチャートにおいて、まず、Ｓ
１１では、各吸排気弁に対する指令値、即ち、開弁位置
（リフト量＝ｍａｘ）に制御されているか、又は、閉弁
位置（リフト量＝０）に制御されているかを読み込む。

【００４８】Ｓ１２では、リフトセンサ２１７により検
出された各吸排気弁の実際のリフト量を読み込む。Ｓ１
３では、（１）指令値と実際のリフト量との偏差を二乗
した値（＝（指令値−実際のリフト量）²）が判定値Ａ
（＞０）よりも大きいか否か、（２）実際のリフト量と
指令値との比（＝実際のリフト量／指令値）が判定値Ｂ
（＞１）よりも大きいか否か、（３）実際のリフト量と
指令値との比（＝実際のリフト量／指令値）が判定値Ｃ
（＜１）よりも小さいか否かをそれぞれ判別させる。

【００４９】そして、Ｓ１４では、前記（１），
（２），（３）のいずれか（又は組み合わせのいずれ
か）が成立しているか否かを判別する。ここで、前記
（１），（２），（３）のいずれも成立していないと判
別されたときには、Ｓ１５へ進み、その吸排気弁１０
８，１０９は正常であると判定する。

【００５０】一方、前記（１），（２），（３）のいず
れか（又は組み合わせのいずれか）が成立しているとき
には、Ｓ１６へ進み、その吸排気弁１０８，１０９は故
障していると判定し、次のＳ１７では、指令値と実際の
リフト量とを比較することで、開故障であるか、閉故障
であるかを判別する。

【００５１】そして、指令値よりも実際のリフト量が大
きいときには、Ｓ１８へ進み、開故障の発生を判定し、
指令値よりも実際のリフト量が小さいときには、Ｓ１９
へ進み、閉故障の発生を判定する。

【００５２】尚、開故障の検出は、上記の方法に限定さ
れるものではなく、例えば、閉弁位置に制御している状
態において、一定以上のリフト状態（開弁状態）が継続
する場合を開故障として判定したり、閉弁位置の着座状
態を検出するセンサを備える場合には、閉弁位置に制御
している状態で実際に閉弁位置に着座しているか否かに
基づいて、開故障の有無を判定させるようにしても良
い。

【００５３】図７は、前記フェイルセーフ処理部９２に
おけるフェイルセーフ処理の詳細を示すフローチャート
であり、各気筒毎に図７に示すフェイルセーフ処理が実
行されるものとする。

【００５４】Ｓ２１では、吸気弁１０８について開故障
の発生が検出されているか否かを判別する。ここで、吸
気弁１０８について開故障の発生が検出されていない場
合には、Ｓ２２へ進む。尚、１つの気筒に複数の吸気弁
１０８が備えられる構成の場合には、全ての吸気弁１０
８について開故障の発生が検出されていない場合にの
み、Ｓ２２へ進むものとする。

【００５５】Ｓ２２では、排気弁１０９について開故障
の発生が検出されているか否かを判別する。ここで、排
気弁１０９について開故障の発生が検出されていない場
合には、当該気筒については、吸気弁１０８及び排気弁
１０９が共に開故障していないことになるので、そのま
ま終了させる。尚、１つの気筒に複数の排気弁１０９が
備えられる構成の場合には、全ての排気弁１０９につい
て開故障の発生が検出されていない場合にのみ、そのま
ま終了させる。

【００５６】一方、Ｓ２２で排気弁１０９の開故障の発
生が検出されていると判断されたときには、吸気弁１０
８の側には開故障の発生がないものの、排気弁１０９の
側には開故障が発生していることになり、この場合に
は、Ｓ２３へ進む。

【００５７】Ｓ２３では、当該気筒の吸気弁１０８（複
数の吸気弁１０８を備える場合には全て）を強制的に閉
弁位置に固定する設定を行なう（閉固定制御手段）。即
ち、上記Ｓ２３における設定が行なわれた場合には、前
記目標バルブタイミング演算部５３により演算される目
標バルブタイミングに優先して、当該気筒の吸気弁１０
８については閉弁状態に保持させる。

【００５８】また、Ｓ２１で、吸気弁１０８における開
故障の発生が判定されたときには、Ｓ２４へ進み、排気
弁１０９について開故障の発生が検出されているか否か
を判別する。

【００５９】Ｓ２４で、排気弁１０９については開故障
の発生がないと判断されたときには、吸気弁１０８の側
には開故障が発生しているが、排気弁１０９の側には開
故障の発生がないことになり、この場合には、Ｓ２５へ
進んで、当該気筒の排気弁１０９（複数の排気弁１０９
を備える場合には全て）を強制的に閉弁位置に固定する
設定を行なう（閉固定制御手段）。即ち、前記Ｓ２３と
同様に、上記Ｓ２５における設定が行なわれた場合に
は、前記目標バルブタイミング演算部５３により演算さ
れる目標バルブタイミングに優先して、当該気筒の排気
弁１０９については閉弁状態に保持させるものである。

【００６０】吸気弁１０８側と排気弁１０９側とのいず
れか一方にのみ開故障の発生があり、開故障が発生して
いない方を閉弁位置に固定する処理をＳ２３又はＳ２５
で行なうと、Ｓ２６へ進む。

【００６１】Ｓ２６では、吸気弁１０８側と排気弁１０
９側とのいずれか一方にのみ開故障の発生があり、他方
の正常な方を閉弁位置に固定する処理を行なった気筒に
ついて、燃料噴射及び点火を停止させる設定を行なう
（気筒休止手段）。

【００６２】上記の処理により、吸気弁１０８側と排気
弁１０９側とのいずれか一方に開故障が発生しても、他
方側を閉弁位置に固定するので、排気側から高温ガスが
吸気側に逆流することを防止できると共に、当該気筒で
の燃料噴射及び点火が停止されるので、たとえ吸気弁１
０８が開故障していても、バックファイヤ等の異常燃焼
の発生を回避でき、以て、吸気系の部品を保護できる。

【００６３】また、Ｓ２６で、吸気弁１０８側と排気弁
１０９側とのいずれか一方にのみ開故障の発生があった
気筒について燃料噴射及び点火を停止させる設定を行な
うと、次にＳ２７へ進み、開故障の発生が検出されてい
ない他の気筒における目標吸入空気量及び燃料噴射量を
増量補正する処理を行なう（制御量補正手段）。

【００６４】即ち、吸気弁１０８側と排気弁１０９側と
のいずれか一方にのみ開故障の発生があった気筒を、正
常な方の吸排気弁を閉弁位置に固定して休止させるの
で、その分エンジン出力トルク（エンジン全体の吸入空
気量）が低下することになってしまう。そこで、残る吸
排気弁が正常である気筒の吸入空気量を増やして、吸排
気弁に開故障が発生していない気筒のみで目標トルクに
近いトルクを発生させるようにするものである。

【００６５】また、正常な気筒における目標吸入空気量
を増やして、エンジン全体の吸入空気量を略目標トルク
相当に維持させるようにしても、燃料噴射量は、エンジ
ン全体の吸入空気量が各気筒に略均等に分配されるもの
として演算されるので、エンジン全体の吸入空気量が、
開故障が発生した気筒を除く残りの気筒のみに吸引され
ることに対応させるべく、燃料噴射量を増量補正する。

【００６６】具体的には、 補正後の目標吸入空気量，燃料噴射量＝通常値×全気筒
数／（全気筒数−開故障気筒数）×定数 とし、全気筒が正常に運転されることを前提として演算
される目標吸入空気量（目標シリンダ吸入空気量），燃
料噴射量を、吸排気弁が開故障した気筒数が多いときほ
ど増量補正する。

【００６７】これにより、吸排気弁の開故障により一部
気筒を休止しても、エンジンの出力トルクが大きく落ち
込むことを回避でき、吸気系の部品を保護しつつ、運転
性を確保することができる。

【００６８】ここで、開故障が生じた気筒数が多いとき
に、残る気筒で正常時と略同レベルのトルクを得ようと
すると、エンジンの運転安定性等を大きく損ねる可能性
があるので、上記開故障が発生した気筒数が所定数を越
える場合(全気筒数に対する開故障気筒数の割合が所定
値を越えた場合)には、補正を禁止するか、又は、増量
率を低く制限することが好ましい。また、前記定数を例
えば目標吸入空気量に応じて変化させ、高負荷側ほど増
量率を減らすようにしても良い。

【００６９】一方、Ｓ２４で排気弁１０９における開故
障の発生が検出されたときには、当該気筒において吸気
弁１０８と排気弁１０９との双方に開故障が発生してい
ることになり、この場合には、Ｓ２８へ進んで、吸気弁
１０８と排気弁１０９との双方に開故障が発生している
気筒に対する燃料噴射及び点火を停止させると共に（気
筒休止手段）、Ｓ２９へ進んで、目標開度演算部６２か
ら出力される目標開度を、強制的に予め設定された最小
開度付近のフェイルセーフ開度とし、電子制御式スロッ
トル弁１０６を最小開度付近にまで絞る（吸気絞り制御
手段）。従って、吸気弁１０８と排気弁１０９との双方
が開故障している気筒が１つでも発生すると、スロット
ル弁１０６をフェイルセーフ開度にまで絞ることにな
る。

【００７０】即ち、吸気弁１０８と排気弁１０９との双
方に開故障が発生している場合には、排気側から高温ガ
スが吸気側に逆流することが避けられないが、電子制御
式スロットル弁１０６を最小開度付近にまで閉じれば、
逆流してきた高温ガスがスロットル弁１０６で遮られ、
スロットル弁１０６上流側の部品に直接当たることを回
避でき、スロットル弁１０６上流側のエアフローメータ
１０５などの部品を保護できる。

【００７１】また、前記フェイルセーフ開度を、車両を
移動させることが可能な程度に設定すれば、吸気系の部
品を保護しつつ、車両を安全な場所にまで移動させるこ
とができる。

【００７２】尚、スロットル弁１０６をフェイルセーフ
開度にまで絞ることで、エンジンの吸入空気量が絞ら
れ、燃料噴射量も少なくなり、開故障が発生している気
筒に対する燃料噴射及び点火をそのまま継続させても、
過大なバックファイヤが発生することがないので、Ｓ２
８の処理を省略しても良い。

【００７３】また、上記実施形態では、吸気弁１０８と
排気弁１０９との双方が開故障している気筒があるとき
にのみ、スロットル弁１０６をフェイルセーフ開度にま
で絞るようにしたが、吸気弁１０８，排気弁１０９のい
ずれか一方が開故障している気筒があるときにも、スロ
ットル弁１０６をフェイルセーフ開度にまで絞るように
しても良く、最も簡便には、図８のフローチャートに示
すように構成することができる。

【００７４】即ち、全気筒の吸気弁１０８，排気弁１０
９のうちの１つでも開故障しているか否かを判別し（Ｓ
３１）、吸気弁１０８，排気弁１０９の開故障が１つで
も生じると、スロットル弁１０６をフェイルセーフ開度
にまで絞る（Ｓ３２：吸気絞り制御手段）。

【００７５】上記構成では、開故障が生じた気筒につい
ても吸気弁１０８，排気弁１０９は通常に制御し、ま
た、燃料噴射，点火も全て通常に行なわせる。従って、
スロットル弁１０６をフェイルセーフ開度にまで絞る処
理のみがフェイルセーフ処理となり、フェイルセーフ処
理のための演算処理を簡略化できると共に、吸気系部品
を保護できる。

【００７６】尚、吸気弁１０８と排気弁１０９との少な
くとも一方に開故障が発生した気筒について燃料噴射，
点火を停止させても良いし、吸気弁１０８と排気弁１０
９との何れか一方のみに開故障が発生した気筒につい
て、正常な側を閉固定状態に制御させる構成としても良
い。

【００７７】また、前記図８のフローチャートに示すよ
うに構成において、スロットル弁１０６をフェイルセー
フ開度にまで絞る制御を、図９のフローチャートに示す
ように、開故障が発生している気筒の数が所定値以上の
ときにのみ行わせる構成としても良い。

【００７８】図９のフローチャートでは、全気筒の吸気
弁１０８，排気弁１０９のうちの１つでも開故障してい
るか否かを判別し（Ｓ５１）、故障を判定すると、故障
発生気筒数が所定値以上であるか否かを判別し（Ｓ５
２）、故障発生気筒数が所定値以上であれば、スロット
ル弁１０６をフェイルセーフ開度にまで絞る（Ｓ５
３）。

【００７９】ところで、上記実施形態におけるエンジン
は、各気筒に共通な１つのスロットル弁１０６のみを備
える構成としたが、各気筒毎に独立制御可能なスロット
ル弁１０６を備える構成の場合には、図１０のフローチ
ャートに示すようなフェイルセーフ処理を行なわせるこ
とができる。

【００８０】上記の各気筒毎に独立制御可能なスロット
ル弁１０６をそれぞれに備える構成は、吸気マニホール
ド１０４の各ブランチ部それぞれに、弁体を各気筒毎に
独立した回転軸に軸支させて揺動可能に取り付けると共
に、各回転軸の軸端にそれぞれアクチュエータ（例えば
ステップモータ）を連結させ、各アクチュエータを個別
に駆動制御することで、各気筒のスロットル弁の開度を
個別に制御できる構成とすれば良い。

【００８１】図１０のフローチャートにおいて、Ｓ４１
〜Ｓ４５の処理は、前記図７のフローチャートのＳ２１
〜Ｓ２５と同様な処理を行なう。即ち、吸気弁１０８と
排気弁１０９とのいずれか一方に開故障が生じたときに
は、該開故障が生じた気筒の開故障が生じていない方の
吸気弁１０８又は排気弁１０９を閉弁位置に固定する制
御を行なう（閉固定制御手段）。

【００８２】そして、Ｓ４７では、吸気弁１０８と排気
弁１０９とのいずれか一方に開故障が生じた気筒に対す
る燃料噴射及び点火を禁止し（気筒休止手段）、次のＳ
４８では、吸気弁１０８と排気弁１０９とのいずれか一
方に開故障が生じて休止させた気筒以外の気筒の目標吸
入空気量及び燃料噴射を増量補正して（制御量補正手
段）、一部気筒の休止によるトルクの低下を抑止する。

【００８３】一方、Ｓ４４で排気弁１０９に開故障が発
生していると判別され、当該気筒で吸気弁１０８と排気
弁１０９との双方に開故障が生じているときには、Ｓ４
７へ進み、吸気弁１０８と排気弁１０９との双方に開故
障が生じている気筒のスロットル弁のみを、最小開度付
近のフェイルセーフ開度に強制的に絞る（吸気絞り制御
手段）。

【００８４】そして、Ｓ４７へ進み、スロットル弁をフ
ェイルセーフ開度に強制的に絞った気筒に対する燃料噴
射及び点火を停止させ（気筒休止手段）、Ｓ４８では、
吸気弁１０８と排気弁１０９との双方が正常である気筒
の目標吸入空気量及び燃料噴射を増量補正して（制御量
補正手段）、一部気筒の休止によるトルクの低下を抑止
する。

【００８５】上記構成よれば、吸気弁１０８と排気弁１
０９との双方が開故障している気筒が生じても、その気
筒のスロットル弁のみをフェイルセーフ開度に強制的に
絞り、他の気筒のスロットル弁については、通常開度の
ままとするから、エンジンの出力トルクが大幅に低下す
ることがなく、運転性が大きく変化することを回避し得
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１記載の発明の構成を示すブロック図。

【図２】請求項２記載の発明の構成を示すブロック図。

【図３】実施の形態のエンジンを示すシステム構成図。

【図４】吸排気弁の電磁駆動式アクチュエータを示す断
面図。

【図５】実施の形態におけるエンジンの制御内容を示す
ブロック図。

【図６】実施の形態における吸排気弁の開故障の検出を
示すフローチャート。

【図７】吸排気弁の開故障時におけるフェイルセーフ処
理の第１実施形態を示すフローチャート。

【図８】吸排気弁の開故障時におけるフェイルセーフ処
理の第２実施形態を示すフローチャート。

【図９】吸排気弁の開故障時におけるフェイルセーフ処
理の第３実施形態を示すフローチャート。

【図１０】吸排気弁の開故障時におけるフェイルセーフ
処理の第４実施形態を示すフローチャート。

【符号の説明】

１０１…エンジン １０２…吸気ダクト １０３…吸気コレクタ １０４…吸気マニホールド １０５…エアフローメータ １０６…電子制御式吸気絞り弁 １０７…燃料噴射弁 １０８…吸気弁 １０９…排気弁 １１０…点火栓 １１１…排気マニホールド １１２…空燃比センサ １１３…ＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニット） １１４…クランク角センサ １１５…水温センサ １１６…吸気温センサ １１７…アクセル操作量センサ １１８…車速センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０１Ｌ 9/04 Ｆ０１Ｌ 9/04 Ａ Ｆ０２Ｄ 13/02 Ｆ０２Ｄ 13/02 Ｊ 17/04 17/04 Ｖ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｙ ３０１Ｋ ３０１Ｈ ３０１Ａ Ｆターム(参考） 3G016 AA18 BA38 CA13 CA48 CA56 CA60 DA01 DA23 DA25 GA00 3G084 AA03 BA05 BA13 BA16 BA23 DA28 FA02 FA07 FA10 FA11 FA20 FA29 FA33 FA38 3G092 AA01 AA11 AA13 BB01 CB04 CB05 DC01 FA19 FB03 FB04 HA01Z HA04Z HA05Z HA12Y HD05Z HE01Z HE03Z HE08Z HF08Z HF21Z 3G301 HA01 HA19 JA21 JB00 LA03 MA01 MA12 ND01 PA01Z PA07Z PA10Z PD03A PD03Z PE01Z PE03Z PE08Z PE10B PF01Z PF03Z

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸排気弁の開閉が電子制御されると共に、
   スロットル弁の開度が電子制御される構成の可変動弁型
   エンジンの制御装置であって、 前記吸排気弁それぞれについて、開弁状態に保持される
   開故障の発生を検出する開故障検出手段と、 該開故障検出手段により開故障の発生が検出されたとき
   に、前記スロットル弁を略最小開度付近に絞る吸気絞り
   制御手段と、 を含んで構成されたことを特徴とする可変動弁型エンジ
   ンの制御装置。
2. 【請求項２】吸排気弁の開閉が電子制御されると共に、
   スロットル弁の開度が電子制御される構成の可変動弁型
   エンジンの制御装置であって、 前記吸排気弁それぞれについて、開弁状態に保持される
   開故障の発生を検出する開故障検出手段と、 該開故障検出手段により吸気弁側と排気弁側とのいずれ
   か一方における開故障の発生が検出されたときに、該開
   故障の発生が検出された気筒の正常な側を閉弁固定状態
   に制御する閉固定制御手段と、 前記開故障検出手段により吸気弁側と排気弁側との双方
   における開故障の発生が検出されたときに、前記スロッ
   トル弁を略最小開度付近に絞る吸気絞り制御手段と、 を含んで構成されたことを特徴とする可変動弁型エンジ
   ンの制御装置。
3. 【請求項３】前記スロットル弁が、各気筒毎に独立制御
   可能に設けられ、前記吸気絞り制御手段が、吸排気弁の
   開故障の発生が検出された気筒のスロットル弁のみを略
   最小開度付近に絞ることを特徴とする請求項１又は２記
   載の可変動弁型エンジンの制御装置。
4. 【請求項４】各気筒毎に燃料噴射弁を備える構成であっ
   て、前記開故障検出手段によって吸排気弁の開故障の発
   生が検出された気筒に対する前記燃料噴射弁による燃料
   噴射を停止させると共に、前記開故障の発生が検出され
   た気筒に対する点火を停止させる気筒休止手段を設けた
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の
   可変動弁型エンジンの制御装置。
5. 【請求項５】各気筒毎に燃料噴射弁を備えると共に、目
   標のエンジン出力トルクに対応する目標吸入空気量を得
   るべく各気筒毎に吸入空気量を制御する吸入空気量制御
   手段を備え、 前記開故障検出手段によって吸排気弁の開故障の発生が
   検出されたときに、通常に運転させることが可能な気筒
   の目標吸入空気量及び燃料噴射量を補正する制御量補正
   手段を設けたことを特徴とする請求項２又は３記載の可
   変動弁型エンジンの制御装置。