JP2004183597A

JP2004183597A - Variable valve system for internal combustion engine

Info

Publication number: JP2004183597A
Application number: JP2002353724A
Authority: JP
Inventors: Hirokazu Shimizu; 博和清水
Original assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 2002-12-05
Filing date: 2002-12-05
Publication date: 2004-07-02

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent interference of an intake valve and an exhaust valve with a piston near a top dead center even in lift sensor failure, in a variable valve system for variably controlling a valve lift amount and valve timing of the intake valve or the exhaust valve. <P>SOLUTION: Two lift sensors detecting the valve lift amount detect valve lift amounts REVEL1, REVEL2, and the valve lift amount REVEL1 is compared with the valve lift amount REVEL2. From the result of the comparison, a larger valve lift amount is selected and a valve lift amount control is performed on a safe side with respect to the interference with the piston (303). On the other hand, an absolute value of deviation between the detected valve lift amounts REVEL1, REVEL2 is calculated (301). When the deviation exceeds a predetermined value, the failure of any lift sensor is determined (302). <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸気バルブ又は排気バルブの少なくとも一方に対して、バルブリフト量制御とバルブタイミング制御とを行う内燃機関の可変動弁装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、機関の運転状態に応じて吸気バルブ又は排気バルブのバルブリフト量を可変とする可変動弁装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この可変動弁装置では、最大バルブリフト量を検出するリフトセンサを備えており、該リフトセンサの検出値を用いたフィードバック制御により機関の運転状態に適合させて連続的にバルブリフト量を制御するようになっている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−１２１９２７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の技術では、前記リフトセンサが故障等した場合についての対策が何らなされていない。従って、故障等によりリフトセンサが実際のバルブリフト量よりも小さい検出値を出力してしまうと、バルブリフト量が設定値よりも大きく制御されることになる。
【０００６】
ここで、上記のようなバルブリフト量を可変とする構成に加えてバルブタイミングをも可変とする構成を備える機関においては、各運転状態において最適なバルブリフト量及びバルブタイミングとなるように吸気バルブ（又は排気バルブ）が制御されることになるが、吸気バルブのバルブタイミングが進角制御された状態で（又は排気バルブのバルブタイミングが遅角制御された状態で）上記のように、実際のバルブリフト量が設定値よりも大きく制御されてしまうと、上死点近傍において吸気バルブ（又は排気バルブ）とピストンとが干渉してしまうおそれもある。このため、リフトセンサが故障等した場合であっても、機関性能への影響を最小限に抑えつつ、かかる干渉が生じないような対策を講じておくことが望ましい。
【０００７】
本発明は、上記のような問題に着目してなされたものであり、吸気バルブ又は排気バルブの一方に対して、バルブリフト量制御とバルブタイミング制御とを行う内燃機関の可変動弁装置であって、リフトセンサが故障等した場合であっても吸気バルブ又は排気バルブとピストンとの干渉を効果的に防止できるようにした内燃機関の可変動弁装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明に係る内燃機関の可変動弁装置は、バルブリフト量を検出するリフトセンサを２つ備え、検出したバルブリフト量のうち大きい方のバルブリフト量を選択するようにした。
【０００９】
このようにすれば、選択された大きい方のバルブリフト量に基づいてバルブリフト量制御が行われることになるから、吸気バルブ又は排気バルブとピストンとの干渉に対して、常に安全側でバルブリフト量制御が行われてピストンとの干渉を防止できる。また、いずれか一方のリフトセンサが故障した場合であっても、異常なバルブリフト量となることを防止できる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、検出したバルブリフト量の差が所定値を上回るときは、いずれかのリフトセンサが故障していると判断するようにした。
このようにすれば、上記請求項１の効果に加えて、いずれかのリフトセンサが故障していることを早期に把握できるので、より早い段階でリフトセンサの修理等を行うことで可能な限り２重系の保証を確保できる。
【００１１】
請求項３に係る発明は、更に、検出したバルブリフト量のうち大きい方のバルブリフト量に応じてバルブタイミングの制御範囲を制限するようにした。
このようにすれば、吸気バルブ又は排気バルブとピストンとの干渉に対して、常に安全側となるようにバルブリフト量制御及びバルブタイミング制御が行われることになり、ピストンとの干渉を更に効果的に防止できる。
【００１２】
請求項４に係る発明は、バルブリフト量を検出するリフトセンサを２つ備え、
検出したバルブリフト量の差が所定値を上回るときは、いずれかのリフトセンサが故障していると判断し、バルブリフト量及びバルブタイミングの制御範囲を制限するようにした。
【００１３】
このようにすれば、いずれかのリフトセンサが故障していることを早期に把握すると共に、吸気バルブ又は排気バルブとピストンとの干渉が生じないようなバルブリフト量及びバルブタイミングが設定されることになる。これにより、より早い段階で修理等を行って２重系の保証を確保できると共に、いずれか一方又は双方のリフトセンサが故障した場合でも、吸気バルブ又は排気バルブとピストンとの干渉を防止できる。
【００１４】
請求項５に係る発明は、可変動弁装置と電制スロットル弁とによって吸気通路内を目標負圧に制御しつつ吸入空気量制御を行う内燃機関において、目標吸入空気量に基づいて設定される目標バルブリフト量を、前記目標負圧と検出した負圧との偏差に応じた補正値で補正すると共に、検出したバルブリフト量と、検出したバルブリフト量を前記補正値で補正した補正後のバルブリフト量とのうち、大きい方のバルブリフト量に応じてバルブタイミングを制限するようにした。
【００１５】
このようにすれば、リフトセンサで検出されるバルブリフト量と、これを前記目標バルブリフト量の補正値で補正した補正後のバルブリフト量と、のうち大きい方に応じてバルブタイミングの制御範囲を制限することにより、リフトセンサを１つしか有しておらず、そのリフトセンサが正確なバルブリフト量を検出していないおそれがある場合であっても、リフトセンサを２つ有する場合と同様に、吸気バルブとピストンとの干渉に対して、常に安全側でバルブタイミング制御を行うことができるので、吸気バルブとピストンとの干渉を防止できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
図１は、車両用内燃機関の構成図である。図１において、内燃機関１０１の吸気通路１０２には、スロットルモータ１０３ａでスロットル弁１０３ｂを開閉駆動する電子制御スロットル１０４が介装されており、該電子制御スロットル１０４及び吸気バルブ１０５を介して、燃焼室１０６内に空気が吸入される。
【００１７】
燃焼排気は、燃焼室１０６から排気バルブ１０７を介して排出され、フロント触媒１０８及びリア触媒１０９で浄化された後、大気中に放出される。
前記吸気バルブ１０５は、可変バルブ作動角／リフト機構（ＶＥＬ）１１２によってバルブリフト量及びバルブ作動角が連続的に変えられると共に、可変バルブタイミング機構（ＶＴＣ）１１３によってバルブタイミングが連続的に変えられるようになっている。なお、バルブリフト量とバルブ作動角とは、一方の特性が決まれば他方の特性も決まるように同時に変えられる。
【００１８】
一方、前記排気バルブ１０７は、排気側カム軸１１０に軸支されたカム１１１によって一定のバルブリフト量及びバルブ作動角を保って開閉駆動される。
マイクロコンピュータを内蔵するコントロールユニット（Ｃ／Ｕ）１１４には、アクセル開度ＡＶＯを検出するアクセルペダルセンサＡＰＳ２０１、前記吸気通路１０２の上流部で空気量Ｑａを検出するエアフローメータ２０２、クランク軸１２０から回転信号Ｎｅを取り出すクランク角センサ２０３、スロットル弁１０３ｂの開度ＴＶＯを検出するスロットルセンサ２０４、機関１０１の冷却水温度Ｔｗを検出する水温センサ２０５、スロットル弁１０３ｂより下流側の吸気マニホールド圧ｐｍを検出する吸気圧センサ２０６、前記ＶＥＬ１１２の併設されて吸気バルブ１０５のバルブリフト量を検出する２つのＶＥＬ作動角センサ２０７ａ、２０７ｂ、吸気側カム軸の回転位置を検出するカムセンサ２０８等の各種センサ類からの検出信号が入力される。
【００１９】
そして、前記Ｃ／Ｕ１１４は、スロットル弁１０３ｂの開度及び吸気バルブ１０５の作動特性によって、目標負圧（目標Ｂｏｏｓｔ）を発生させつつ、アクセル開度に対応する目標吸入空気量が得られるように、アクセルペダルセンサＡＰＳ２０１で検出されるアクセルペダルの開度ＡＰＯ等に応じて前記電子制御スロットル１０４、前記ＶＥＬ１１２及び前記ＶＴＣ１１３を制御すると共に、例えば、特開２０００−３５２３４２号公報に記載されているように、機関の運転停止毎に前記スロットル弁１０３ｂの全閉位置学習を行う。
【００２０】
また、各気筒の吸気バルブ１０５上流側の吸気ポート１３０には、電磁式の燃料噴射弁１３１が設けられており、該燃料噴射弁１３１は、前記Ｃ／Ｕ１１４からの噴射パルス信号によって開弁駆動され、所定圧力に調整された燃料を噴射供給する。燃焼室１０６に臨む点火栓１３２は、前記Ｃ／Ｕ１１４からの点火信号によって駆動され、燃焼室１０６内の混合気に火花点火を行う。
【００２１】
ここで、前記ＶＥＬ１１２及びＶＴＣ１１３の構造を詳細に説明する。但し、これらは一例であり、これに限るものではない。
まず、ＶＥＬ１１２について説明する。本実施形態における前記ＶＥＬは、図２〜図４に示すように、一対の吸気バルブ１０５、１０５と、シリンダヘッド１１のカム軸受１４に回転自在に支持された中空状のカム軸（前記駆動軸）１３と、該カム軸１３に軸支された回転カムである２つの偏心カム１５、１５と、前記カム軸１１０の上方位置に同じカム軸受１４に回転自在に支持された制御軸１６と、該制御軸１６に制御カム１７を介して揺動自在に支持された一対のロッカアーム１８、１８と、各吸気バルブ１０５、１０５の上端部にバルブリフター１９、１９を介して配置された一対のそれぞれ独立した揺動カム２０、２０とを備えている。
【００２２】
前記偏心カム１５、１５とロッカアーム１８、１８とは、リンクアーム２５、２５によって連係され、ロッカアーム１８、１８と揺動カム２０、２０とは、リンク部材２６、２６によって連係されている。
【００２３】
前記偏心カム１５は、図５に示すように、略リング状を呈し、小径なカム本体１５ａと、該カム本体１５ａの外端面に一体に設けられたフランジ部１５ｂとからなり、内部軸方向にカム軸挿通孔１５ｃが貫通形成されていると共に、カム本体１５ａの軸心Ｘがカム軸１３の軸心Ｙから所定量だけ偏心している。また、前記偏心カム１５は、カム軸１３に対し前記バルブリフター１９に干渉しない両外側にカム軸挿通孔１５ｃを介して圧入固定されていると共に、カム本体１５ａの外周面１５ｄが同一のカムプロフィールに形成されている。
【００２４】
前記ロッカアーム１８は、図４に示すように、略クランク状に屈曲形成され、中央の基部１８ａが制御カム１７に回転自存に支持されている。また、基部１８ａの外端部に突設された一端部１８ｂには、リンクアーム２５の先端部と連結するピン２１が圧入されるピン孔１８ｄが貫通形成されている一方、基部１８ａの内端部に突設された他端部１８ｃには、各リンク部材２６の後述する一端部２６ａと連結するピン２８が圧入されるピン孔１８ｅが形成されている。
【００２５】
前記制御カム１７は、円筒状を呈し、制御軸１６外周に固定されていると共に、図２に示すように軸心Ｐ１位置が制御軸１６の軸心Ｐ２からαだけ偏心している。
【００２６】
前記揺動カム２０は、図２及び図６、図７に示すように略横Ｕ字形状を呈し、略円環状の基端部２２にカム軸１３が嵌挿されて回転自在に支持される支持孔２２ａが貫通形成されていると共に、ロッカアーム１８の他端部１８ｃ側に位置する端部２３にピン孔２３ａが貫通形成されている。
【００２７】
また、該揺動カム２０の下面には、基端部２２側の基円面２４ａと該基円面２４ａから端部２３端縁側に円弧状に延びるカム面２４ｂとが形成されており、該基円面２４ａとカム面２４ｂとが、揺動カム２０の揺動位置に応じて各バルブリフター１９の上面所定位置に当接するようになっている。すなわち、図８に示すバルブリフト特性からみると、図２に示すように基円面２４ａの所定角度範囲θ１がベースサークル区間になり、また、カム面２４ｂの前記ベースサークル区間θ１から所定角度範囲θ２が所謂ランプ区間となり、更に、カム面２４ｂのランプ区間θ２から所定角度範囲θ３がリフト区間になるように設定されている。
【００２８】
前記リンクアーム２５は、円環状の基部２５ａと、該基部２５ａの外周面所定位置に突設された突出端２５ｂとを備え、基部２５ａの中央位置には、前記偏心カム１５のカム本体１５ａの外周面に回転自在に嵌合する嵌合穴２５ｃが形成されている一方、突出端２５ｂには、前記ピン２１が回転自在に挿通するピン孔２５ｄが貫通形成されている。なお、前記リンクアーム２５と偏心カム１５とによって揺動駆動部材が構成される。
【００２９】
前記リンク部材２６は、所定長さの直線状に形成され、円形状の両端部２６ａ、２６ｂには前記ロッカアーム１８の他端部１８ｃと揺動カム２０の端部２３の各ピン孔１８ｄ、２３ａに圧入した各ピン２８、２９の端部が回転自在に挿通するピン挿通孔２６ｃ、２６ｄが貫通形成されている。なお、各ピン２１、２８、２９の一端部には、リンクアーム２５やリンク部材２６の軸方向の移動を規制するスナップリング３０、３１、３２が設けられている。
【００３０】
前記制御軸１６は、一端部に設けられたアクチュエータ（ＤＣサーボモータ）によって所定回転角度範囲内で回転駆動されるようになっており、前記制御軸１６の作動角を前記アクチュエータ１２１で変化させることによって、制御カム１７の軸心Ｐ１に対する制御軸１６の軸心Ｐ２の位置を変化し、吸気バルブ１０５、１０５のバルブリフト量及びバルブ作動角が連続的に変化する（図９参照）。
【００３１】
なお、前記２つのＶＥＬ作動角センサ２０７ａ、２０７ｂは、それぞれ上記制御軸１６の作動角を検出することで、吸気バルブ１０５のバルブリフト量を検出することになる。
【００３２】
次に、ＶＴＣ１１３について説明する。本実施形態におけるＶＴＣ１１３は、ベーン式の可変バルブタイミング機構であり、クランク軸に対するカム軸の回転位相を変化させてバルブ作動角一定のままバルブタイミングを制御する。図１０において、ＶＴＣ１１３は、クランク軸１２０によりタイミングチェーンを介して回転駆動されるカムスプロケット５１（タイミングスプロケット）と、吸気側カム軸１３の端部に固定されてカムスプロケット５１内に回転自在に収容された回転部材５３と、該回転部材５３をカムスプロケット５１に対して相対的に回転させる油圧回路５４と、カムスプロケット５１と回転部材５３との相対回転位置を所定位置で選択的にロックするロック機構６０とを備えている。
【００３３】
前記カムスプロケット５１は、外周にタイミングチェーン（又はタイミングベルト）が噛合する歯部を有する回転部（図示省略）と、該回転部の前方に配置されて前記回転部材５３を回転自在に収容するハウジング５６と、該ハウジング５６の前後開口を閉塞するフロントカバー、リアカバー（図示省略）とから構成される。
【００３４】
前記ハウジング５６は、前後両端が開口形成された円筒状を呈しており、その内周面には、それぞれハウジング５６の軸方向に沿って設けられた略台形状の４つの隔壁部６３が９０°間隔で突設されている。
【００３５】
前記回転部材５３は、吸気側カム軸１３の前端部に固定されており、円環状の基部７７の外周面に９０°間隔で第１〜第４ベーン７８ａ〜７８ｄが設けられている。
【００３６】
前記第１〜第４ベーン７８ａ〜７８ｄは、それぞれ前記隔壁部６３と逆の台形状を呈しており、各隔壁部６３間の凹部に配置されて該凹部を回転方向の前後に隔成する。前記第１〜第４ベーン７８ａ〜７８ｄそれぞれの両側と各隔壁部６３の両側面との間には、進角側油圧室８２と遅角側油圧室８３とが形成される。
【００３７】
前記ロック機構６０は、ロックピン８４が、前記回転部材５３の最大遅角側の回動位置（基準作動状態）において係合孔（図示省略）に係入することで回転部材５３をロックするようになっている。
【００３８】
前記油圧回路５４は、前記進角側油圧室８２に対して油圧を給排する第１油圧通路９１と、遅角側油圧室８３に対して油圧を給排する第２油圧通路９２と、の２系統の油圧通路を有し、この両油圧通路９１、９２には、供給通路９３とドレン通路９４ａ、９４ｂとが、それぞれ通路切り換え用の電磁切換弁９５を介して接続されている。
【００３９】
前記供給通路９３には、オイルパン９６内の油を圧送するエンジン駆動のオイルポンプ９７が設けられており、また、ドレン通路９４ａ、９４ｂの下流端がオイルパン９６に連通している。
【００４０】
前記第１油圧通路９１は、前記回転部材５３の基部７７内に略放射状に形成されて各進角側油圧室８２に連通する４本の分岐路９１ｄに接続され、第２油圧通路９２は、各遅角側油圧室８３に開口する４つの油孔９２ｄに接続される。
【００４１】
前記電磁切換弁９５は、内部のスプール弁体が各油圧通路９１、９２と、供給通路９３及びドレン通路９４ａ、９４ｂと、を相対的に切り換え制御するようになっている。
【００４２】
そして、前記Ｃ／Ｕ１１４は、前記電磁切換弁９５を駆動する電磁アクチュエータ９９に対する通電量を、ディザ信号が重畳されたデューティ制御信号に基づいて制御する。
【００４３】
例えば、電磁アクチュエータ９９にデューティ比０％の制御信号（ＯＦＦ信号）を出力すると、オイルポンプ４７から圧送された作動油は、第２油圧通路９２を通って遅角側油圧室８３に供給されると共に、進角側油圧室８２内の作動油が、第１油圧通路９１を通って第１ドレン通路９４ａからオイルパン９６内に排出される。従って、遅角側油圧室８３の内圧が高、進角側油圧室８２の内圧が低となって、回転部材５３は、ベーン７８ａ〜７８ｂを介して最大遅角側に回転し、これにより、吸気バルブ１０５の開期間（開時期及び閉時期）が遅くなる。
【００４４】
一方、電磁アクチュエータ９９にデューティ比１００％の制御信号（ＯＮ信号）を出力すると、作動油は、第１油圧通路９１を通って進角側油圧室８２内に供給されると共に、遅角側油圧室８３内の作動油が第２油圧通路９２及び第２ドレン通路９４ｂを通ってオイルパン９６に排出され、遅角側油圧室８３が低圧になる。従って、前記回転部材５３は、ベーン７８ａ〜７８ｄを介して進角側へ最大に回転し、これにより、吸気バルブ１０５の開期間（開時期及び閉時期）が早くなる。
【００４５】
ここで、本発明におけるＶＥＬ作動角ＲＥＶＥＬの設定（センサ検出値の選択）、センサ故障診断、ＶＥＬ１１２及びＶＴＣ１１３の制御について説明する。図１１、１２は、本発明に係る第１実施形態である。この実施形態は、前記ＶＥＬ作動角センサ２０７ａ、２０７ｂによって検出された作動角のうち大きい方を制御に用いるＶＥＬ作動角ＲＥＶＥＬとして選択すると共に、このＶＥＬ作動角ＲＥＶＥＬに応じてＶＴＣ１１３によるバルブタイミング制御の進角上限値を設定することで、吸気バルブ１０５とピストンとの干渉に対して、常に安全側でバルブリフト量制御及びバルブタイミング制御を行うものである。
【００４６】
図１１において、前記ＶＥＬ作動角センサ２０７ａ、２０７ｂによって検出された前記制御軸１６の作動角（バルブリフト量）ＲＥＶＥＬ１、ＲＥＶＥＬ２は、偏差算出部３０１に入力され、その偏差（の絶対値）ＤＡＮＧＬ＝│ＲＥＶＥＬ１−ＲＥＶＥＬ２│が算出される。算出された偏差ＤＡＮＧＬは不整合診断部３０２に入力され、前記偏差ＤＡＮＧＬが前記所定値ＮＧＤＡＮＧＬ＃を上回っていれば、いずれかのＶＥＬ作動角センサが故障していると判断し、前記偏差ＤＡＮＧＬが前記所定値ＮＧＤＡＮＧＬ＃以下であれば、正常と判断し、それぞれの結果に応じた信号（ｆＲＥＶＥＬＮＧ＝０又は１）を出力する。
【００４７】
一方、選択部３０３では、前記故障診断にかかわらず、前記ＲＥＶＥＬ１とＲＥＶＥＬ２とのうちバルブリフト量の大きい方の値が、制御で使用されるＶＥＬ作動角ＲＥＶＥＬとして選択され、出力される。
【００４８】
図１２は、ＶＥＬ１１２の目標作動角（ＴＧＶＥＬ）及びＶＴＣ１１３の目標位相角（ＴＧＶＴＣ）の設定を示すブロック図である。
図１２において、目標体積流量比演算部３１１では、以下のようにして内燃機関１０１の目標体積流量比ＴＱＨ０ＳＴ（目標吸入空気量）を算出する。
【００４９】
まず、アクセル開度ＡＰＯ及び機関回転速度Ｎｅに対応する要求空気量Ｑ０を算出する一方、アイドル回転速度制御（ＩＳＣ）で要求されるＩＳＣ要求空気量ＱＩＳＣ（アイドル時要求空気量）を算出する。
【００５０】
そして、前記要求空気量Ｑ０とＩＳＣ要求空気量ＱＩＳＣと合計を、全要求空気量Ｑとして求め（Ｑ＝Ｑ０＋ＱＩＳＣ）、この全要求空気量Ｑを、機関回転速度Ｎｅ及び有効排気量（シリンダ総容積）ＶＯＬ＃で除算することで、目標体積流量比ＴＱＨ０ＳＴ（＝Ｑ／（Ｎｅ・ＶＯＬ＃））を算出する。
【００５１】
ＶＥＬ目標角度演算部３１２では、前記目標体積流量比ＴＱＨ０ＳＴ及び機関回転速度ＮＥに基づいて、図に示すようなマップを参照して、前記ＶＥＬ１１２における制御軸１６の目標作動角ＴＧＶＥＬ（すなわち、目標バルブリフト量）を算出し、出力する。
【００５２】
これにより、前記ＶＥＬ１１２は、前記ＶＥＬ作動角ＲＥＶＥＬが前記目標作動角ＴＧＶＥＬとなるように制御される。
一方、ＶＴＣ目標角度演算部３１３では、前記目標体積流量比ＴＱＨ０ＳＴ及び機関回転速度Ｎｅに基づいて、前記ＶＴＣ１１３における基本目標位相角ＴＧＶＴＣ０（目標進角量）を算出する。
【００５３】
ＶＴＣ進角上限値設定部３１４では、前記ＶＥＬ作動角ＲＥＶＥＬに基づいて、ＶＴＣ進角上限値ＶＴＣＬＭＴＨを図に示すようなテーブルを検索して算出する。なお、吸気バルブ１０５では、バルブリフト量及びバルブタイミングの進角量が大きいときに、ピストンとの干渉のおそれがあることから、前記ＶＴＣ進角上限値ＶＴＣＬＭＴＨは、吸気バルブ１０５のバルブリフト量が大きくなるほど遅角側に設定される。
【００５４】
そして、比較部３１５では、前記基本目標位相ＴＧＶＴＣ０と前記ＶＴＣ進角上限値ＶＴＣＬＭＴＨとを比較して小さい方を選択し、最終的な目標位相角ＴＧＶＴＣとして出力する。
【００５５】
これにより、ＶＴＣ１１３は、前記カムセンサ２０８とクランク角センサ２０３とにより検出される実際の位相角（バルブタイミング）が最終的な目標位相角（目標バルブタイミング）ＴＧＶＴＣとなるように制御される。
【００５６】
なお、以上の説明では、吸気バルブ側にのみＶＥＬ１１２及びＶＴＣ１１３を設けたものを示したが、排気バルブ側に設けた場合にも適用できる。この場合、排気バルブのバルブリフト量及びバルブタイミングの遅角量が大きいときに、ピストンとの干渉のおそれがあるので、排気バルブのバルブリフト量が高くなるほどバルブタイミングの制限値を進角側に設定すればよい。
【００５７】
図１３は、本発明の第２実施形態に係るＶＥＬ１１２の目標作動角（ＴＧＶＥＬ）及びＶＴＣ１１３の目標位相角（ＴＧＶＴＣ）の設定を示すブロック図である。この実施形態は、前記ＶＥＬ作動角センサ２０７ａ、２０７ｂのいずれかが故障していると判断されたときに、バルブリフト量とバルブタイミングとの双方の制御を制限することで、吸気バルブ１０５とピストンとの干渉を防止するようにしたものである。
【００５８】
なお、前記ＶＥＬ作動角ＲＥＶＥＬの設定、故障診断及び目標体積流量比ＴＱＨ０ＳＴの算出については前記第１実施形態と同様である（図１１参照）。
図１３において、ＶＥＬ目標角度演算部４１１では、前記目標体積流量比ＴＱＨ０ＳＴ及び機関回転速度ＮＥに基づいて、図に示すようなマップを参照して前記ＶＥＬ１１２における制御軸１６の基本目標作動角ＴＧＶＥＬ０を算出する。
【００５９】
比較部４１２では、前記基本目標作動角ＴＧＶＥＬ０と、吸気バルブ１０５とピストンとの干渉を防止するとの観点から、あらかじめ安全側に設定された作動角ＴＧＶＥＬＦＳ＃と、を比較し、バルブリフト量が小さくなる方を選択する。
【００６０】
そして、切換出力部４１３では、前記ＶＥＬ作動角センサ２０７ａ、２０７ｂのいずれかが故障しているときは、前記比較部４１２で選択された作動角を目標作動角ＴＧＶＥＬとして出力し、正常であるときは、前記基本目標作動角ＴＧＶＥＬ０を目標作動角ＴＧＶＥＬとして出力する。なお、前記基本目標作動角ＴＧＶＥＬ０が安全側に設定された作動角ＴＧＶＥＬＦＳ＃よりも小さいときは、故障診断にかかわらず、基本目標作動角ＴＧＶＥＬ０が出力される。
【００６１】
一方、ＶＴＣ目標角度演算部４１４では、前記目標体積流量比ＴＱＨ０ＳＴ及び機関回転速度Ｎｅに基づいて、前記ＶＴＣ１１３における基本目標位相角ＴＧＶＴＣ０（目標進角量）を算出する。
【００６２】
比較部４１５では、前記基本目標位相角ＴＧＶＥＬ０と、吸気バルブ１０５とピストンとの干渉を防止するとの観点から、あらかじめ安全側に設定された位相角ＴＧＶＴＣＦＳ＃と、を比較し、バルブリフト量が小さくなる方を選択する。
【００６３】
そして、切換出力部４１６では、前記ＶＥＬ作動角センサ２０７ａ、２０７ｂのいずれかが故障しているときは、前記比較部４１４選択された位相角を目標位相角ＴＧＶＴＣとして出力し、正常であるときは、前記基本目標位相角ＴＧＶＴＣ０を目標位相角ＴＧＶＴＣとして出力する。なお、前記基本目標位相角ＴＧＶＴＣ０が、安全側に設定された位相角ＴＧＶＴＣＦＳ＃よりも小さいときは、故障診断にかかわらず、基本目標位相角ＴＧＶＴＣ０が出力される。
【００６４】
なお、説明は省略したが、前記第１、２実施形態におけるスロットル弁１０３ｂの目標開度ＴＤＴＶＯの設定については、後述する第３実施形態と同様である（図１８、１９参照）。
【００６５】
図１４〜１９は、本発明の第３実施形態である。なお、図での説明は省略するが、本実施形態においては、ＶＥＬ作動角センサ２０７ａを１つしか有しておらず、この点で前記第１、２実施形態と相違する（その他の構成は同様である）。
【００６６】
この実施形態では、目標負圧を発生させつつ目標吸入空気量が得られるように、吸気バルブ１０５とスロットル弁１０３ｂとを制御するが、検出した負圧が前記目標負圧となっていないときは、吸気バルブ１０５やＶＥＬ１１２のバラツキ等によって、実際のバルブリフト量が所望のバルブリフト量からずれているものとして（すなわち、スロットル弁１０３ｂは正確に制御されているものとして）前記目標負圧と検出した実負圧との偏差に応じて、目標吸入空気量に基づいて設定される目標バルブリフト量を補正することで所望のバルブリフト量を確保するようにしている。
【００６７】
この場合、ＶＥＬ作動角センサ２０７ａで検出されるバルブリフト量が、実際のバルブリフト量から前記目標バルブリフト量の補正量分だけずれており、ＶＥＬ作動角センサ２０７ａで検出されるバルブリフト量を前記補正量で補正すれば正確なバルブリフト量を求められると考えることもできるが、上記目標バルブリフト量の補正は、スロットル弁１０３ｂが正確に制御されているものとして行っているため、絶対に正確であるとは言えない。
【００６８】
そこで、ＶＥＬ作動角センサ２０７ａで検出したバルブリフト量と、これを前記補正量で補正することで一応正確なバルブリフト量であると考えることのできる補正後のバルブリフト量と、のうち大きい方を選択してバルブタイミングの進角上限値を設定することで、ＶＥＬ作動角センサを１つにしか有しない場合であっても、吸気バルブ１０５とピストンとの干渉に対して、常に安全側で制御するようにしたものである。
【００６９】
図１４は、本発明の第３実施形態に係るＶＥＬ１１２の目標作動角（ＴＧＶＥＬ）及びＶＴＣ１１３の目標位相角（ＴＧＶＴＣ）の設定を示すブロック図である。
【００７０】
図１４において、ＶＥＬ目標角度演算部５０１では、前記目標体積流量比ＴＱＨ０ＳＴ及び機関回転速度ＮＥに基づいて、前記ＶＥＬ１１２における制御軸１６の基本目標作動角ＴＧＶＥＬ０（すなわち、目標リフト量）を算出する。
【００７１】
第１変換部５０２では、前記基本目標作動角ＴＧＶＥＬ０を基本開口面積ＴＧＡＡＶＥＬ０に変換する。
開口面積補正部５０３では、前記基本開口面積ＴＧＡＡＶＥＬ０に開口面積補正値ＨＯＳＶＥＬＡを乗算して開口面積ＴＧＡＡＶＥＬとする。
【００７２】
スロットル弁１０３ｂは、学習等により比較的安定かつ高精度に制御されているが、このスロットル弁１０３ｂが目標負圧を得るように、すなわち、目標圧力比（目標マニホールド圧Ｐｍ１／大気圧Ｐａ）となるように制御されているにものかかわらず、検出した実圧力比（実マニホールド圧ＲＥＰｍ１／Ｐａ）が目標圧力比となっていない場合には、ＶＥＬ１１２のバルブリフト特性にずれが生じており、その影響で開口面積が変化してしまったためと考えられる。
【００７３】
そこで、前記目標圧力比と実圧力比との偏差に基づいて設定される開口面積補正値ＨＯＳＶＥＬＡによって前記基本開口面積ＴＧＡＡＶＥＬ０を補正することで、前記バルブリフト特性のずれ分（開口面積の変化分）を修正するようにしている。なお、前記開口面積補正値ＨＯＳＶＥＬＡの設定（算出）については、後述する（図１６参照）。
【００７４】
そして、第２変換部５０４では、前記開口面積ＴＧＡＡＶＥＬを前記ＶＥＬ１１２における制御軸の１６の目標作動角ＴＧＶＥＬに変換し、この目標作動角ＴＧＶＥＬを出力する。
【００７５】
これにより、前記ＶＥＬ１１２は、前記ＶＥＬ作動角センサ２０７ａの検出した作動角ＲＥＶＥＬ１が前記目標作動角ＴＧＶＥＬとなるように制御される。
一方、ＶＴＣ目標角度演算部５０５では、前記目標体積流量比ＴＱＨ０ＳＴ及び機関回転速度Ｎｅに基づいて、前記ＶＴＣ１１３における目標位相角（目標進角量）ＴＧＶＴＣ０を算出する。
【００７６】
また、ＶＴＣ進角上限値設定部５０６では、ＶＥＬ作動角ＲＥＶＥＬに基づいて、図に示すようなテーブルを検索してＶＴＣ進角上限値ＶＴＣＬＭＴＨを算出する。かかるＶＴＣ進角上限値ＶＴＣＬＭＴＨは、第１実施形態と同様に、バルブリフト量が高くなるほど遅角側に設定されようになっている。なお、前記ＶＥＬ作動角ＲＥＶＥＬの設定については後述する（図１５参照）。
【００７７】
そして、比較部５０７では、前記基本目標位相ＴＧＶＴＣ０と前記ＶＴＣ進角上限値ＶＴＣＬＭＴＨとを比較して小さい方を選択し、最終的な目標位相角ＴＧＶＴＣとして出力する。
【００７８】
図１５は、前記ＶＥＬ作動角ＲＥＶＥＬの算出を示すブロック図である。図１５において、第１減算部５１１では、前記ＶＥＬ１１２における基本目標作動角ＴＧＶＥＬ０から最終的な目標作動角ＴＧＶＥＬを減算し、更に、第２減算部５１２において所定の余裕分ＹＯＹＵＵ＃を減算することで、ＶＥＬ１１２における目標作動角の補正量（バルブリフトの補正量）ＴＧＶＥＬＨＯＳを算出する。
【００７９】
そして、加算部５１３では、ＶＥＬ作動角センサ２０７ａにより検出した作動角ＲＥＶＥＬ１に前記補正量ＴＧＶＥＬＨＯＳを加算して前記補正後の作動角（補正後のバルブリフト量）ＲＥＶＥＬ＿Ｓ（＝ＲＥＶＥＬ＋ＴＧＶＥＬＨＯＳ）を算出する。
【００８０】
比較部５１４では、ＶＥＬ作動角センサ２０７ａにより検出した作動角ＲＥＶＥＬ１と前記補正後の作動角ＲＥＶＥＬ＿Ｓとを比較して大きい方を選択してＶＥＬ作動角ＲＥＶＥＬとし、前記ＶＴＣ進角上限値設定部５０６に出力する。
【００８１】
図１６は、図１４における開口面積補正部５０３で用いるバルブ開口面積補正値ＨＯＳＶＥＬＡの算出を示すブロック図である。
図１６において、圧力比補正値算出部５２１では、目標圧力比（Ｐｍ１／Ｐａ）と実圧力比（ＲＥＰｍ１／Ｐａ）との偏差に基づくＰＩＤ制御等によって圧力比補正値ＨＯＳＫＡＶＥＬを算出する。なお、前記目標圧力比（Ｐｍ１／Ｐａ）の設定については、後述する（図１８参照）。
【００８２】
ゲイン乗算部５２２では、前記圧力比補正値ＨＯＳＫＡＶＥＬにゲインｇａｉｎ＃を乗算し、加算部５２３において、前回設定したバルブ開口面積補正値ＨＯＳＶＥＬＡｚを加算して、今回のバルブ開口面積補正値として切換出力部５２４に出力する。
【００８３】
切換出力部５２４では、更新条件が成立しているか否かにより、前回設定したバルブ開口面積補正値ＨＯＳＶＥＬＡｚと今回算出したバルブ開口面積補正値とのいずれか一方を選択してバルブ開口面積補正値ＨＯＳＶＥＬＡ０とし、これを出力する。なお、前記更新条件としては、例えば、目標吸入空気量が一定の定常状態にあるときに成立とする。
【００８４】
リミッタ処理部５２５では、出力したバルブ開口面積補正値ＨＯＳＶＥＬＡ０が、リミッタ設定部５２６において、前記基本目標作動角ＴＧＶＥＬ０に基づいて設定される上限値ＬＭＴＨＶＥＨと下限値ＬＭＴＨＶＥＬとの間の値となるよう制限して最終的なバルブ開口面積補正値（係数）ＨＯＳＶＥＬＡを算出し、これを前記開口面積補正部５０３（図１４）に出力する。
【００８５】
なお、以上の説明では、バルブタイミングのみの制御範囲を制限するものを示したが、図１７に示すように、ＶＥＬ作動角センサ２０７ａの故障診断を行うようにしてもよい。すなわち、前記目標作動角の補正量ＴＨＶＥＬＨＯＳが前記所定値ＮＧＴＧＶＥＬＨＯＳ＃を上回っていれば、ＶＥＬ作動角センサが故障していると判断し、前記目標作動角の補正量ＴＧＶＥＬＨＯＳが前記所定値ＮＧＴＧＶＥＬＨＯＳ＃以下であれば、正常と判断して、それぞれの結果に応じた信号（ｆＲＥＶＥＬＮＧ＝０又は１）を出力する。そして、ＶＥＬ作動角センサが故障していると判断されたときに、バルブリフト量制御においても前記ＶＥＬ作動角ＲＥＶＥＬを用いるようにすれば、バルブタイミング制御に加えてバルブリフト量制御についても、吸気バルブとピストンとの干渉に対して安全側で行われるので、更に効果的に吸気バルブとピストンとの干渉を防止できる。
【００８６】
図１８は、スロットル弁１０３ｂの目標開度ＴＤＴＶＯの設定を示すブロック図である。図１８において、第１変換部６０１では、図に示すような変換テーブルを用いて、前記目標体積流量比ＴＱＨ０ＳＴを状態量ＡＡＮＶ０に変換する。なお、かかる状態量ＡＡＮＶ０は、スロットル弁開口面積をＡｔ、機関回転速度をＮｅ、排気量（シリンダ容積）をＶＯＬ＃としたときにＡｔ／（Ｎｅ・ＶＯＬ＃）で表されるものである。
【００８７】
次に、第１乗算部６０２及び第２乗算部６０３において、前記状態量ＴＡＤＮＶ０に機関回転速度Ｎｅ、排気量ＶＯＬ＃がそれぞれ乗算され、基本スロットル開口面積ＴＶＯＡＡ０とする。なお、かかる基本スロットル開口面積ＴＶＯＡＡ０は、吸気バルブ１０５が基準のバルブ作動特性（以下、これをＳｔｄ．バルブ作動特性という）であるときに要求されるスロットル開口面積である。
【００８８】
第３乗算部６０４では、前記基本スロットル開口面積ＴＶ０ＡＡ０に、吸気バルブ開度補正値ＫＡＶＥＬを乗算することにより、実際の吸気バルブ１０５の作動特性（すなわち、前記Ｓｔｄ．バルブ作動特性から変化）に応じた補正を行って、スロットル開口面積ＴＶＯＡＡとする。なお、前記吸気バルブ開度補正値ＫＡＶＥＬの設定については後述する（図１９参照）。
【００８９】
そして、第２変換部６０５では、図に示すような変化テーブルを用いて、前記スロットル開口面積ＴＶＯＡＡをスロットル弁１０３ｂの目標開度（角度）ＴＤＴＶＯに変換し、この目標開度ＴＤＴＶＯを出力する。これにより、スロットル弁１０３ｂの開度が前記目標開度ＴＤＴＶＯとなるように、前記電子制御スロットル１０４が制御され、目標負圧を発生させる。
【００９０】
図１９は、前記吸気バルブ開度補正値ＫＡＶＥＬの算出を示すブロック図である。この吸気バルブ開度補正値ＫＡＶＥＬは、吸気バルブ１０５の作動特性が（Ｓｔｄ．バルブ作動特性から）変化しても一定の空気量を確保するために設定されるもので、具体的には、以下のようにして算出される。
【００９１】
まず、スロットル弁１０３ｂを通過する空気流量Ｑｔｈ（ｔ）（ｋｇ／ｓｅｃ）は、次式（１）、（２）のように表すことができる。
【００９２】
【数１】

【００９３】
但し、Ｐａ：大気圧（Ｐａ）、Ｐｍ：マニホールド圧（Ｐａ）、Ｔａ：外気温度（Ｋ）、Ａｔ：スロットル開口面積（ｍ^２）である。
これより、吸気バルブ１０５の作動特性が変化（例えば、状態０→状態１に変化）しても空気量を一定にするためには、次式（３）が成立する必要がある。
【００９４】
【数２】

【００９５】
但し、Ｐａ：大気圧、Ｔａ：外気温、Ｐｍ０：Ｓｔｄ．バルブ作動特性時の目標マニホールド圧、Ｐｍ１：バルブ作動特性変化後の目標マニホールド圧、Ａｔ０：Ｓｔｄ．バルブ作動特性時のスロットル弁開口面積、Ａｔ１：バルブ作動特性変化後のスロットル開口面積である。
【００９６】
従って、この場合のＳｔｄ．バルブ作動特性時のスロットル開口面積Ａｔ０とバルブ作動特性変化後（すなわち、ＶＥＬ１１２動作時）のスロットル開口面積との関係は、次式（４）のようになり、これが、吸気バルブ開度補正値ＫＡＶＥＬである。
【００９７】
【数３】

【００９８】
そこで、まず、基準圧力比算出部６１０では、前記Ｓｔｄ．バルブ作動特性における目標マニホールド圧Ｐｍ０と大気圧Ｐａとの比（Ｐｍ０／Ｐａ；基準圧力比）を、目標体積流量比ＴＱＨ０ＳＴと機関回転速度Ｎｅに基づいて、図中に示すように、あらかじめ全性能的に割り付けられたマップを参照して求める。
【００９９】
そして、ＫＰＡ０算出部６１１において、前記基準圧力比（Ｐｍ０／Ｐａ）に基づいて、図に示すテーブルＴＢＬＫＰＡ０を検索してＫＰＡ０を算出する。なお、かかるＫＰＡ０は、次式（５）で表せるものであり、前記式（４）の分子に相当する。
【０１００】
【数４】

【０１０１】
一方、目標圧力比設定部６１２では、前記ＶＥＬ１１２動作時、具体的には、前記目標作動角ＴＧＶＥＬに制御されたときの目標圧力比（Ｐｍ１／Ｐａ）を、目標体積流量比ＴＱＨ０ＶＥＬと機関回転速度Ｎｅに基づいて、図に示すようなテーブルを参照して設定する。なお、ここで設定した目標圧力比Ｐｍ１／Ｐａは、前記圧力比補正値算出部５２１（図１６）にも出力される。
【０１０２】
そして、ＫＡＰ１算出部６１３において、前記目標圧力比（Ｐｍ０／Ｐａ）に基づいて、図に示すテーブルＴＢＬＫＡＰ１を検索してＫＰＡ１を算出する。なお、かかるＫＰＡ１は、次式（６）で表せるものであり、前記式（４）の分母に相当する。
【０１０３】
【数５】

【０１０４】
除算部６１４では、前記ＫＡＰ０をＫＡＰ１で除算して吸気バルブ開度補正値ＫＡＶＥＬ（＝ＫＡＰ０／ＫＡＰ１）を算出し、これを前記第３乗算部６１４（図１８）に出力する。
【０１０５】
なお、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術的思想について、以下にその効果と共に記載する。
（イ）請求項１〜３又は請求項５のいずれか１つに記載の内燃機関の可変動弁装置において、吸気バルブのバルブリフト量が大きいほどバルブタイミングの制限値を遅角側に設定することを特徴とする。
【０１０６】
このようにすれば、上死点付近における吸気バルブのバルブリフトを小さくして、ピストンとの干渉を防止できる。
（ロ）請求項１〜３、請求項５又は上記（イ）のいずれか１つに記載の内燃機関の可変動弁装置において、排気バルブのバルブリフト量が大きいほどバルブタイミングの制限値を進角側に設定することを特徴とする。
【０１０７】
このようにすれば、上死点付近における排気バルブのバルブリフトを小さくして、ピストンとの干渉を防止できる。
（ハ）請求項５記載の内燃機関の可変動弁装置において、前記目標バルブリフト量の補正値が所定値を上回ったときは、リフトセンサが故障していると判断することを特徴とする。
【０１０８】
このようにすれば、リフトセンサが１つしか有しない場合であっても、早期にその故障を判断することができる。
（ニ）上記（ハ）記載の内燃機関の可変動弁装置において、リフトセンサが故障していると判断したときは、検出したバルブリフト量と、検出したバルブリフト量を前記補正値で補正した補正後のバルブリフト量とのうち、大きい方に基づいてバルブリフト量制御を行うことを特徴とする。
【０１０９】
このようにすれば、バルブタイミング制御に加えてバルブリフト量制御についても、吸気バルブとピストンとの干渉に対して、常に安全側で行われることになるので、更に効果的にピストンとの干渉を更に効果的に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における内燃機関のシステム構成図。
【図２】実施の形態における可変バルブ作動角／リフト機構（ＶＥＬ）の断面図（図３のＡ−Ａ断面図）。
【図３】上記ＶＥＬの側面図。
【図４】上記ＶＥＬ機構の平面図。
【図５】上記ＶＥＬに使用される偏心カムの斜視図。
【図６】上記ＶＥＬの低リフト時の作用を示す断面図（図３のＢ−Ｂ断面図）。
【図７】上記ＶＥＬの高リフト時の作用を示す断面図（図３のＢ−Ｂ断面図）。
【図８】上記ＶＥＬにおける揺動カムの基端面とカム面に対応してバルブリフト特性図。
【図９】上記ＶＥＬのバルブタイミングとバルブリフトの特性図。
【図１０】実施の形態における可変バルブタイミング機構（ＶＴＣ）を示す断面図。
【図１１】第１実施形態におけるＶＥＬ作動角センサの故障診断、ＶＥＬ作動角ＲＥＶＥＬの設定を示すブロック図。
【図１２】第１実施形態におけるＶＥＬ目標作動角及びＶＴＣ目標位相角の設定を示すブロック図。
【図１３】第２実施形態におけるＶＥＬ目標作動角及びＶＴＣ目標位相角の設定を示すブロック図。
【図１４】第３実施形態におけるＶＥＬ目標作動角及びＶＴＣ目標位相角の設定を示すブロック図。
【図１５】第３実施形態におけるＶＥＬ作動角ＲＥＶＥＬの設定を示すブロック図。
【図１６】バルブ開口面積補正値ＨＯＳＶＥＬＡの算出を示すブロック図。
【図１７】第３実施形態におけるＶＥＬ作動角センサの故障診断を示すブロック図。
【図１８】スロットルの目標開度ＴＤＴＶＯの設定を示すブロック図。
【図１９】吸気バルブ開度補正値ＫＡＶＥＬの算出を示すブロック図。
【符号の説明】
１０１…内燃機関、１０５…吸気バルブ、１０７…排気バルブ、１１２…可変バルブ作動角／リフト機構（ＶＥＬ）、１１３…可変バルブタイミング機構（ＶＴＣ）、１１４…コントロールユニット（Ｃ／Ｕ）、１２７…作動角センサ、２０３…クランク角センサ、２０６…吸気圧センサ、２０７ａ，ｂ…ＶＥＬ作動角センサ、２０８…カムセンサ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a variable valve operating device for an internal combustion engine that performs valve lift control and valve timing control on at least one of an intake valve and an exhaust valve.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a variable valve operating apparatus that varies a valve lift amount of an intake valve or an exhaust valve according to an operating state of an engine (for example, see Patent Document 1).
[0003]
This variable valve operating device includes a lift sensor that detects the maximum valve lift amount, and continuously controls the valve lift amount in accordance with the operating state of the engine by feedback control using the detected value of the lift sensor. It has become.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-10-121927
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-mentioned conventional technology, no measure is taken for the case where the lift sensor breaks down. Therefore, when the lift sensor outputs a detection value smaller than the actual valve lift amount due to a failure or the like, the valve lift amount is controlled to be larger than the set value.
[0006]
Here, in an engine having a configuration in which the valve timing is also variable in addition to the configuration in which the valve lift amount is variable as described above, the intake valve is controlled so that the optimal valve lift amount and valve timing are obtained in each operating state. (Or the exhaust valve) is controlled, but as described above, in the state where the valve timing of the intake valve is advanced (or when the valve timing of the exhaust valve is retarded), If the valve lift is controlled to be larger than the set value, the intake valve (or the exhaust valve) may interfere with the piston near the top dead center. For this reason, it is desirable to take measures to minimize the influence on engine performance and prevent such interference even when the lift sensor fails.
[0007]
The present invention has been made in view of the above problems, and is a variable valve actuation device for an internal combustion engine that performs valve lift control and valve timing control for one of an intake valve and an exhaust valve. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a variable valve operating device for an internal combustion engine that can effectively prevent interference between an intake valve or an exhaust valve and a piston even when a lift sensor fails or the like.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
For this reason, the variable valve train for an internal combustion engine according to the present invention is provided with two lift sensors for detecting the valve lift amount, and selects the larger one of the detected valve lift amounts.
[0009]
In this way, since the valve lift control is performed based on the selected larger valve lift, the valve lift is always kept on the safe side against interference between the intake valve or the exhaust valve and the piston. Amount control is performed to prevent interference with the piston. Further, even if one of the lift sensors fails, an abnormal valve lift amount can be prevented.
[0010]
In the invention according to claim 2, when the difference between the detected valve lift amounts exceeds a predetermined value, it is determined that one of the lift sensors has failed.
According to this configuration, in addition to the effect of the first aspect, it is possible to grasp at an early stage that any one of the lift sensors is out of order. Guarantee of double system can be secured.
[0011]
The invention according to claim 3 further limits the control range of the valve timing according to the larger one of the detected valve lifts.
With this configuration, the valve lift control and the valve timing control are performed so that the interference between the intake valve or the exhaust valve and the piston is always on the safe side, and the interference with the piston is more effectively prevented. Can be prevented.
[0012]
The invention according to claim 4 includes two lift sensors that detect a valve lift amount,
When the difference between the detected valve lift amounts exceeds a predetermined value, it is determined that one of the lift sensors has failed, and the control range of the valve lift amount and the valve timing is limited.
[0013]
By doing so, it is possible to quickly grasp that any one of the lift sensors has failed, and to set the valve lift amount and the valve timing such that interference between the intake valve or the exhaust valve and the piston does not occur. become. As a result, repairs can be performed at an earlier stage to guarantee the double system, and even if one or both lift sensors fail, interference between the intake valve or the exhaust valve and the piston can be prevented.
[0014]
The invention according to claim 5 is set based on a target intake air amount in an internal combustion engine that performs intake air amount control while controlling the inside of an intake passage to a target negative pressure by a variable valve operating device and an electronically controlled throttle valve. The target valve lift amount is corrected by a correction value corresponding to a deviation between the target negative pressure and the detected negative pressure, and the detected valve lift amount and the corrected valve lift amount are corrected by the correction value. The valve timing is limited according to the larger one of the valve lift amounts.
[0015]
According to this configuration, the valve timing control range according to the larger of the valve lift amount detected by the lift sensor and the corrected valve lift amount corrected by the correction value of the target valve lift amount. In the case where only one lift sensor is provided and there is a possibility that the lift sensor may not detect an accurate valve lift amount, the same as when two lift sensors are provided. In addition, since valve timing control can always be performed on the safe side with respect to interference between the intake valve and the piston, interference between the intake valve and the piston can be prevented.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram of a vehicle internal combustion engine. In FIG. 1, an electronic control throttle 104 for opening and closing a throttle valve 103b by a throttle motor 103a is provided in an intake passage 102 of an internal combustion engine 101, and combustion is performed through the electronic control throttle 104 and an intake valve 105. Air is sucked into the chamber 106.
[0017]
The combustion exhaust gas is exhausted from the combustion chamber 106 via an exhaust valve 107, purified by the front catalyst 108 and the rear catalyst 109, and then released into the atmosphere.
The valve lift and valve operating angle of the intake valve 105 are continuously changed by a variable valve operating angle / lift mechanism (VEL) 112 and the valve timing is continuously changed by a variable valve timing mechanism (VTC) 113. It has become. Note that the valve lift amount and the valve operating angle can be changed simultaneously so that if one characteristic is determined, the other characteristic is also determined.
[0018]
On the other hand, the exhaust valve 107 is opened and closed by a cam 111 supported by an exhaust camshaft 110 while maintaining a constant valve lift and a valve operating angle.
A control unit (C / U) 114 containing a microcomputer includes an accelerator pedal sensor APS201 for detecting an accelerator opening AVO, an air flow meter 202 for detecting an air amount Qa upstream of the intake passage 102, and a crankshaft 120. The crank angle sensor 203 for extracting the rotation signal Ne, the throttle sensor 204 for detecting the opening TVO of the throttle valve 103b, the water temperature sensor 205 for detecting the cooling water temperature Tw of the engine 101, and the intake manifold pressure pm downstream of the throttle valve 103b. Various sensors such as an intake pressure sensor 206 for detecting, two VEL

operating angle sensors

207a and 207b provided in parallel with the VEL 112 for detecting a valve lift of the intake valve 105, and a cam sensor 208 for detecting a rotational position of an intake camshaft. Detection signal from It is inputted.
[0019]
The C / U 114 generates a target negative pressure (target Boost) and obtains a target intake air amount corresponding to the accelerator opening, based on the opening degree of the throttle valve 103 b and the operation characteristics of the intake valve 105. The electronic control throttle 104, the VEL 112, and the VTC 113 are controlled in accordance with an accelerator pedal opening APO detected by an accelerator pedal sensor APS201 and the like. Next, the fully closed position of the throttle valve 103b is learned every time the operation of the engine is stopped.
[0020]
An electromagnetic fuel injection valve 131 is provided in the intake port 130 on the upstream side of the intake valve 105 of each cylinder, and the fuel injection valve 131 is driven to open by an injection pulse signal from the C / U 114. Then, the fuel adjusted to a predetermined pressure is injected and supplied. The ignition plug 132 facing the combustion chamber 106 is driven by an ignition signal from the C / U 114, and performs spark ignition of the air-fuel mixture in the combustion chamber 106.
[0021]
Here, the structures of the VEL 112 and the VTC 113 will be described in detail. However, these are only examples, and the present invention is not limited to these.
First, the VEL 112 will be described. As shown in FIGS. 2 to 4, the VEL in the present embodiment is a hollow camshaft (the drive shaft) rotatably supported by a pair of

intake valves

105 and 105 and a cam bearing 14 of a cylinder head 11. ) 13, two

eccentric cams

15, 15 which are rotary cams supported by the camshaft 13, a control shaft 16 rotatably supported by the same cam bearing 14 above the camshaft 110, A pair of

rocker arms

18, 18 swingably supported on the control shaft 16 via a control cam 17, and a pair of

rocker arms

18, 18 disposed at the upper ends of the

intake valves

105, 105 via

valve lifters

19, 19, respectively.

Independent swing cams

20 and 20 are provided.
[0022]
The

eccentric cams

15, 15 and the

rocker arms

18, 18 are linked by

link arms

25, 25, and the

rocker arms

18, 18 and the

swing cams

20, 20 are linked by

link members

26, 26.
[0023]
As shown in FIG. 5, the eccentric cam 15 has a substantially ring shape and includes a small-diameter cam main body 15a and a flange portion 15b integrally provided on an outer end surface of the cam main body 15a. The camshaft insertion hole 15c is formed therethrough, and the axis X of the cam body 15a is eccentric from the axis Y of the camshaft 13 by a predetermined amount. Further, the eccentric cam 15 is press-fitted and fixed to both sides of the cam shaft 13 via the cam shaft insertion holes 15c so as not to interfere with the valve lifter 19, and the outer peripheral surface 15d of the cam body 15a has the same cam profile. Is formed.
[0024]
As shown in FIG. 4, the rocker arm 18 is formed to be bent substantially in a crank shape, and a central base 18a is supported by the control cam 17 so as to rotate independently. A pin hole 18d into which the pin 21 connected to the distal end of the link arm 25 is press-fitted is formed through one end 18b protruding from the outer end of the base 18a, while the inner end of the base 18a is formed. The other end portion 18c protruding from the portion has a pin hole 18e into which a pin 28 connected to one end portion 26a of each link member 26 described later is press-fitted.
[0025]
The control cam 17 has a cylindrical shape and is fixed to the outer periphery of the control shaft 16, and the position of the axis P 1 is eccentric from the axis P 2 of the control shaft 16 by α as shown in FIG.
[0026]
The swing cam 20 has a substantially horizontal U-shape as shown in FIGS. 2, 6 and 7, and the cam shaft 13 is inserted into a substantially annular base end portion 22 and is rotatably supported. A support hole 22a is formed to penetrate, and a pin hole 23a is formed to penetrate an end 23 located on the other end 18c side of the rocker arm 18.
[0027]
On the lower surface of the swing cam 20, a base circular surface 24a on the base end portion 22 side and a cam surface 24b extending in an arc shape from the base circular surface 24a to the end edge side of the end portion 23 are formed. The base circular surface 24a and the cam surface 24b abut on a predetermined position on the upper surface of each valve lifter 19 according to the swing position of the swing cam 20. That is, when viewed from the valve lift characteristics shown in FIG. 8, the predetermined angle range θ1 of the base circular surface 24a becomes the base circle section as shown in FIG. 2, and the predetermined angle range from the base circle section θ1 of the cam surface 24b. θ2 is a so-called ramp section, and a predetermined angle range θ3 from the ramp section θ2 of the cam surface 24b is set to be a lift section.
[0028]
The link arm 25 includes an annular base 25a and a protruding end 25b protruding at a predetermined position on the outer peripheral surface of the base 25a. The cam 25a of the eccentric cam 15 is provided at the center of the base 25a. A fitting hole 25c that is rotatably fitted to the outer peripheral surface is formed, while a pin hole 25d through which the pin 21 is rotatably inserted is formed through the protruding end 25b. The link arm 25 and the eccentric cam 15 constitute a swing drive member.
[0029]
The link member 26 is formed in a linear shape having a predetermined length, and has

circular end portions

26a and 26b respectively provided with the other end portions 18c of the rocker arm 18 and the pin holes 18d and 23a of the end portion 23 of the swing cam 20. The

pin insertion holes

26c and 26d through which the ends of the

pins

28 and 29 press-fitted are rotatably inserted are formed. At one end of each of the

pins

21, 28, and 29, snap rings 30, 31, and 32 for restricting the axial movement of the link arm 25 and the link member 26 are provided.
[0030]
The control shaft 16 is rotationally driven within a predetermined rotation angle range by an actuator (DC servo motor) provided at one end, and the operating angle of the control shaft 16 is changed by the actuator 121. Accordingly, the position of the axis P2 of the control shaft 16 with respect to the axis P1 of the control cam 17 is changed, and the valve lift amount and valve operating angle of the

intake valves

105, 105 are continuously changed (see FIG. 9).
[0031]
The two VEL

operation angle sensors

207a and 207b detect the operation angle of the control shaft 16 to detect the valve lift of the intake valve 105.
[0032]
Next, the VTC 113 will be described. The VTC 113 in the present embodiment is a vane type variable valve timing mechanism, and controls the valve timing while changing the rotation phase of the camshaft with respect to the crankshaft while keeping the valve operating angle constant. In FIG. 10, a VTC 113 is a cam sprocket 51 (timing sprocket) rotationally driven by a crankshaft 120 via a timing chain, and is fixed to an end of the intake side camshaft 13 and rotatably housed in the cam sprocket 51. Rotating member 53, a hydraulic circuit 54 for rotating the rotating member 53 relative to the cam sprocket 51, and a lock for selectively locking the relative rotational position of the cam sprocket 51 and the rotating member 53 at a predetermined position. And a mechanism 60.
[0033]
The cam sprocket 51 includes a rotating portion (not shown) having a toothed portion on its outer periphery with which a timing chain (or a timing belt) meshes, and a housing disposed in front of the rotating portion and rotatably housing the rotating member 53. And a front cover and a rear cover (not shown) for closing the front and rear openings of the housing 56.
[0034]
The housing 56 has a cylindrical shape with open front and rear ends, and four substantially trapezoidal partition portions 63 provided along the axial direction of the housing 56 on the inner peripheral surface thereof at 90 °. Projected at intervals.
[0035]
The rotating member 53 is fixed to the front end of the intake-side camshaft 13, and first to fourth vanes 78 a to 78 d are provided at 90 ° intervals on the outer peripheral surface of the annular base 77.
[0036]
Each of the first to fourth vanes 78a to 78d has a trapezoidal shape opposite to that of the partition 63, and is disposed in a recess between the partition 63 to separate the recess in the front and rear direction of rotation. An advance-side hydraulic chamber 82 and a retard-side hydraulic chamber 83 are formed between both sides of each of the first to fourth vanes 78a to 78d and both side surfaces of each partition 63.
[0037]
The lock mechanism 60 locks the rotary member 53 by engaging the lock pin 84 into an engagement hole (not shown) at the maximum retarded side rotation position (reference operation state) of the rotary member 53. It has become.
[0038]
The hydraulic circuit 54 includes a first hydraulic passage 91 that supplies and discharges hydraulic pressure to and from the advance hydraulic chamber 82, and a second hydraulic passage 92 that supplies and discharges hydraulic pressure to the retard hydraulic chamber 83. It has two hydraulic passages, and a supply passage 93 and drain passages 94a, 94b are connected to the two

hydraulic passages

91, 92 via electromagnetic switching valves 95 for switching the passages.
[0039]
The supply passage 93 is provided with an engine-driven oil pump 97 for pumping the oil in the oil pan 96, and the downstream ends of the drain passages 94 a and 94 b communicate with the oil pan 96.
[0040]
The first hydraulic passage 91 is connected to four branch passages 91d which are formed substantially radially in the base portion 77 of the rotating member 53 and communicate with the advance-side hydraulic chambers 82. It is connected to four oil holes 92d opening to each retard side hydraulic chamber 83.
[0041]
In the electromagnetic switching valve 95, an internal spool valve body controls relative switching between the

hydraulic passages

91 and 92 and the supply passage 93 and the drain passages 94a and 94b.
[0042]
The C / U 114 controls the amount of power to the electromagnetic actuator 99 that drives the electromagnetic switching valve 95 based on a duty control signal on which a dither signal is superimposed.
[0043]
For example, when a control signal (OFF signal) having a duty ratio of 0% is output to the electromagnetic actuator 99, the hydraulic oil pumped from the oil pump 47 is supplied to the retard hydraulic chamber 83 through the second hydraulic passage 92. At the same time, the hydraulic oil in the advance hydraulic chamber 82 is discharged from the first drain passage 94 a into the oil pan 96 through the first hydraulic passage 91. Accordingly, the internal pressure of the retard side hydraulic chamber 83 becomes high, and the internal pressure of the advance side hydraulic chamber 82 becomes low, and the rotating member 53 rotates to the maximum retard side via the vanes 78a to 78b. The opening period (opening timing and closing timing) of the intake valve 105 is delayed.
[0044]
On the other hand, when a control signal (ON signal) having a duty ratio of 100% is output to the electromagnetic actuator 99, the hydraulic oil is supplied into the advance hydraulic chamber 82 through the first hydraulic passage 91, and the retard hydraulic pressure is also supplied. The operating oil in the chamber 83 is discharged to the oil pan 96 through the second hydraulic passage 92 and the second drain passage 94b, and the pressure in the retard hydraulic chamber 83 becomes low. Accordingly, the rotating member 53 rotates to the maximum advance angle via the vanes 78a to 78d, thereby shortening the opening period (opening timing and closing timing) of the intake valve 105.
[0045]
Here, setting of the VEL operation angle REVEL (selection of a sensor detection value), sensor failure diagnosis, and control of the VEL 112 and VTC 113 in the present invention will be described. 11 and 12 show a first embodiment according to the present invention. In this embodiment, the larger of the operating angles detected by the VEL

operating angle sensors

207a and 207b is selected as the VEL operating angle REVEL used for control, and the valve timing control by the VTC 113 is performed in accordance with the VEL operating angle REVEL. By setting the advance angle upper limit value, valve lift amount control and valve timing control are always performed on the safe side with respect to interference between the intake valve 105 and the piston.
[0046]
In FIG. 11, operating angles (valve lift amounts) REVEL1 and REVEL2 of the control shaft 16 detected by the VEL

operating angle sensors

207a and 207b are input to a deviation calculating unit 301, and the deviation (absolute value) DANGL = | REVEL1-REVEL2 | is calculated. The calculated deviation DANGL is input to the inconsistency diagnosis unit 302. If the deviation DANGL exceeds the predetermined value NGDANGL #, it is determined that one of the VEL operating angle sensors has failed, and the deviation DANGL is determined. If the value is equal to or less than the predetermined value NGDANGL #, it is determined that the signal is normal, and a signal (fREVELNG = 0 or 1) corresponding to each result is output.
[0047]
On the other hand, the selecting unit 303 selects and outputs the larger value of the valve lift amount of the REVEL1 and REVEL2 as the VEL operating angle REVEL used in the control, regardless of the failure diagnosis.
[0048]
FIG. 12 is a block diagram showing the setting of the target operating angle (TGVEL) of the VEL 112 and the target phase angle (TGVTC) of the VTC 113.
12, a target volume flow ratio calculation unit 311 calculates a target volume flow ratio TQH0ST (target intake air amount) of the internal combustion engine 101 as follows.
[0049]
First, while calculating the required air amount Q0 corresponding to the accelerator opening APO and the engine rotation speed Ne, the ISC required air amount QISC (idling required air amount) required by the idle rotation speed control (ISC) is calculated.
[0050]
Then, the total of the required air amount Q0 and the ISC required air amount QISC is determined as a total required air amount Q (Q = Q0 + QISC), and the total required air amount Q is determined by the engine speed Ne and the effective exhaust amount (total cylinder volume). ) Divide by VOL # to calculate the target volume flow ratio TQH0ST (= Q / (Ne · VOL #)).
[0051]
The VEL target angle calculation unit 312 refers to a map as shown in the figure based on the target volume flow ratio TQH0ST and the engine rotational speed NE, and refers to a target operating angle TGVEL of the control shaft 16 in the VEL 112 (that is, the target valve Lift amount) is calculated and output.
[0052]
Thereby, the VEL 112 is controlled such that the VEL operation angle REVEL becomes the target operation angle TGVEL.
On the other hand, the VTC target angle calculation unit 313 calculates the basic target phase angle TGVTC0 (target advance amount) in the VTC 113 based on the target volume flow ratio TQH0ST and the engine speed Ne.
[0053]
The VTC advance angle upper limit value setting unit 314 searches the table as shown in the drawing to calculate the VTC advance angle upper limit value VTCLMTH based on the VEL operation angle REVEL. In addition, in the intake valve 105, when the valve lift amount and the valve timing advance amount are large, there is a possibility of interference with the piston. Therefore, the VTC advance angle upper limit value VTCLMTH is determined by the valve lift amount of the intake valve 105. The larger the value, the more the retard is set.
[0054]
Then, the comparing section 315 compares the basic target phase TGVTC0 with the VTC advance angle upper limit VTCLMTH and selects the smaller one, and outputs the smaller one as the final target phase angle TGVTC.
[0055]
Thus, the VTC 113 is controlled so that the actual phase angle (valve timing) detected by the cam sensor 208 and the crank angle sensor 203 becomes the final target phase angle (target valve timing) TGVTC.
[0056]
In the above description, the case where the VEL 112 and the VTC 113 are provided only on the intake valve side has been described. In this case, when the valve lift amount of the exhaust valve and the retard amount of the valve timing are large, there is a possibility of interference with the piston. Therefore, as the valve lift amount of the exhaust valve increases, the limit value of the valve timing becomes more advanced. Just set it.
[0057]
FIG. 13 is a block diagram showing the setting of the target operating angle (TGVEL) of the VEL 112 and the target phase angle (TGVTC) of the VTC 113 according to the second embodiment of the present invention. In this embodiment, when it is determined that one of the VEL

operating angle sensors

207a and 207b has failed, the control of both the valve lift amount and the valve timing is limited, so that the intake valve 105 and the piston This is intended to prevent interference with the system.
[0058]
The setting of the VEL operation angle REVEL, the failure diagnosis, and the calculation of the target volume flow ratio TQH0ST are the same as in the first embodiment (see FIG. 11).
13, a VEL target angle calculation unit 411 calculates a basic target operating angle TGVEL0 of the control shaft 16 of the VEL 112 based on the target volume flow ratio TQH0ST and the engine speed NE with reference to a map as shown in FIG. calculate.
[0059]
The comparison unit 412 compares the basic target operating angle TGVEL0 with an operating angle TGVELFS # set in advance on the safe side from the viewpoint of preventing interference between the intake valve 105 and the piston. Choose the one that will be.
[0060]
Then, the switching output unit 413 outputs the operating angle selected by the comparing unit 412 as the target operating angle TGVEL when one of the VEL

operating angle sensors

207a and 207b is out of order. Outputs the basic target operating angle TGVEL0 as the target operating angle TGVEL. When the basic target operating angle TGVEL0 is smaller than the operating angle TGVELFS # set on the safe side, the basic target operating angle TGVEL0 is output regardless of the failure diagnosis.
[0061]
On the other hand, the VTC target angle calculation unit 414 calculates a basic target phase angle TGVTC0 (target advance amount) in the VTC 113 based on the target volume flow ratio TQH0ST and the engine speed Ne.
[0062]
The comparison unit 415 compares the basic target phase angle TGVEL0 with a phase angle TGVTCFS # set in advance on the safe side from the viewpoint of preventing interference between the intake valve 105 and the piston, and reduces the valve lift amount. Choose the one that will be.
[0063]
The switching output unit 416 outputs the phase angle selected by the comparing unit 414 as the target phase angle TGVTC when one of the VEL

operating angle sensors

207a and 207b is out of order. , And outputs the basic target phase angle TGVTC0 as the target phase angle TGVTC. If the basic target phase angle TGVTC0 is smaller than the safe side phase angle TGVTCFS #, the basic target phase angle TGVTC0 is output regardless of the failure diagnosis.
[0064]
Although the description is omitted, the setting of the target opening TDTVO of the throttle valve 103b in the first and second embodiments is the same as in the third embodiment described later (see FIGS. 18 and 19).
[0065]
14 to 19 show a third embodiment of the present invention. Although description in the drawings is omitted, the present embodiment has only one VEL operating angle sensor 207a, and is different from the first and second embodiments in this point (other configurations are the same). The same is true).
[0066]
In this embodiment, the intake valve 105 and the throttle valve 103b are controlled so as to obtain the target intake air amount while generating the target negative pressure. However, when the detected negative pressure is not the target negative pressure, It is assumed that the actual valve lift is deviated from the desired valve lift due to variations in the intake valve 105 and the VEL 112 (that is, the throttle valve 103b is accurately controlled) and the target negative pressure is detected. The desired valve lift amount is ensured by correcting the target valve lift amount set based on the target intake air amount according to the deviation from the actual negative pressure.
[0067]
In this case, the valve lift detected by the VEL operating angle sensor 207a is deviated from the actual valve lift by the correction amount of the target valve lift, and the valve lift detected by the VEL operating angle sensor 207a is Although it can be considered that an accurate valve lift amount can be obtained by correcting with the correction amount, since the correction of the target valve lift amount is performed assuming that the throttle valve 103b is accurately controlled, it is absolutely necessary. Not exactly accurate.
[0068]
Therefore, the larger of the valve lift amount detected by the VEL operating angle sensor 207a and the corrected valve lift amount that can be considered to be an accurate valve lift amount by correcting this with the correction amount. Is selected and the advance angle upper limit value of the valve timing is set, so that the interference between the intake valve 105 and the piston is always kept on the safe side even when only one VEL operation angle sensor is provided. It is intended to be controlled.
[0069]
FIG. 14 is a block diagram showing the setting of the target operating angle (TGVEL) of the VEL 112 and the target phase angle (TGVTC) of the VTC 113 according to the third embodiment of the present invention.
[0070]
In FIG. 14, a VEL target angle calculation unit 501 calculates a basic target operating angle TGVEL0 (that is, a target lift amount) of the control shaft 16 of the VEL 112 based on the target volume flow ratio TQH0ST and the engine speed NE.
[0071]
The first converter 502 converts the basic target operating angle TGVEL0 into a basic opening area TGAAVEL0.
The opening area correction unit 503 multiplies the basic opening area TGAAVEL0 by an opening area correction value HOSVELA to obtain an opening area TGAAVEL.
[0072]
The throttle valve 103b is controlled relatively stably and with high accuracy by learning or the like. The throttle valve 103b is controlled so as to obtain a target negative pressure, that is, a target pressure ratio (a target manifold pressure Pm1 / atmospheric pressure Pa). If the detected actual pressure ratio (actual manifold pressure REPm1 / Pa) is not equal to the target pressure ratio, the valve lift characteristic of the VEL 112 is deviated, regardless of whether the control is performed. It is considered that the opening area changed due to the influence.
[0073]
Therefore, the basic opening area TGAAVEL0 is corrected by an opening area correction value HOSVELA which is set based on the deviation between the target pressure ratio and the actual pressure ratio, so that the valve lift characteristic shift (opening area change). I am trying to fix it. The setting (calculation) of the opening area correction value HOSVELA will be described later (see FIG. 16).
[0074]
Then, the second converter 504 converts the opening area TGAAVEL into a target operating angle TGVEL of 16 control axes of the VEL 112, and outputs the target operating angle TGVEL.
[0075]
Thus, the VEL 112 is controlled such that the operation angle REVEL1 detected by the VEL operation angle sensor 207a becomes the target operation angle TGVEL.
On the other hand, the VTC target angle calculation unit 505 calculates a target phase angle (target advance amount) TGVTC0 in the VTC 113 based on the target volume flow ratio TQH0ST and the engine speed Ne.
[0076]
Further, the VTC advance angle upper limit value setting unit 506 searches a table as shown in the figure based on the VEL operation angle REVEL to calculate the VTC advance angle upper limit value VTCLMTH. As in the first embodiment, the VTC advance angle upper limit value VTCLMTH is set to the retard side as the valve lift amount increases. The setting of the VEL operation angle REVEL will be described later (see FIG. 15).
[0077]
The comparison unit 507 compares the basic target phase TGVTC0 with the VTC advance upper limit value VTCLMTH and selects the smaller one, and outputs the smaller one as the final target phase angle TGVTC.
[0078]
FIG. 15 is a block diagram showing the calculation of the VEL operating angle REVEL. In FIG. 15, the first subtraction unit 511 subtracts the final target operation angle TGVEL from the basic target operation angle TGVEL0 of the VEL 112, and further, the second subtraction unit 512 subtracts a predetermined margin YOYUU #. , VEL112, the target operating angle correction amount (valve lift correction amount) TGVELHOS is calculated.
[0079]
The adder 513 adds the correction amount TGVELHOS to the operation angle REVEL1 detected by the VEL operation angle sensor 207a to calculate the corrected operation angle (corrected valve lift amount) LEVEL_S (= REVEL + TGVELHOS).
[0080]
The comparing unit 514 compares the operating angle REVEL1 detected by the VEL operating angle sensor 207a with the corrected operating angle REVEL_S, selects the larger one and sets it as the VEL operating angle REVEL, and sets the VTC advance angle upper limit setting unit 506. Output to
[0081]
FIG. 16 is a block diagram illustrating calculation of a valve opening area correction value HOSVELA used by the opening area correction unit 503 in FIG.
In FIG. 16, a pressure ratio correction value calculation unit 521 calculates a pressure ratio correction value HOSKAVEL by PID control or the like based on the deviation between the target pressure ratio (Pm1 / Pa) and the actual pressure ratio (REPm1 / Pa). The setting of the target pressure ratio (Pm1 / Pa) will be described later (see FIG. 18).
[0082]
The gain multiplying unit 522 multiplies the pressure ratio correction value HOSKAVEL by a gain gain #, and the adding unit 523 adds the previously set valve opening area correction value HOSVELAz to obtain a switching output unit as the current valve opening area correction value. 524.
[0083]
The switching output unit 524 selects one of the previously set valve opening area correction value HOSVELAz and the currently calculated valve opening area correction value, and selects the valve opening area correction value HOSVELA0 according to whether the update condition is satisfied. And output this. The update condition is satisfied, for example, when the target intake air amount is in a constant steady state.
[0084]
The limiter processing unit 525 limits the output valve opening area correction value HOSVELA0 to a value between the upper limit value LMTHVEH and the lower limit value LMTHVEL set by the limiter setting unit 526 based on the basic target operating angle TGVEL0. Then, a final valve opening area correction value (coefficient) HOSVELA is calculated and output to the opening area correction unit 503 (FIG. 14).
[0085]
In the above description, the control range of only the valve timing is limited. However, as shown in FIG. 17, a failure diagnosis of the VEL operating angle sensor 207a may be performed. That is, if the target operating angle correction amount THVELHOS exceeds the predetermined value NGTGVELHOS #, it is determined that the VEL operating angle sensor has failed, and the target operating angle correction amount TGVELHOS is equal to or less than the predetermined value NGTGVELHOS #. If so, it is determined to be normal, and a signal (fREVERNG = 0 or 1) corresponding to each result is output. If it is determined that the VEL operation angle sensor is out of order, the VEL operation angle REVEL is used in the valve lift amount control, so that the valve lift amount control is performed in addition to the valve timing control. Since the interference between the valve and the piston is performed on the safe side, the interference between the intake valve and the piston can be more effectively prevented.
[0086]
FIG. 18 is a block diagram showing the setting of the target opening TDTVO of the throttle valve 103b. In FIG. 18, a first conversion unit 601 converts the target volume flow ratio TQH0ST into a state quantity AANV0 using a conversion table as shown in the figure. The state quantity AANV0 is represented by At / (Ne · VOL #) when the throttle valve opening area is At, the engine speed is Ne, and the displacement (cylinder capacity) is VOL #.
[0087]
Next, in the first multiplier 602 and the second multiplier 603, the state amount TADNV0 is multiplied by the engine speed Ne and the exhaust amount VOL #, respectively, to obtain a basic throttle opening area TVOAA0. The basic throttle opening area TVOAA0 is a throttle opening area required when the intake valve 105 has reference valve operating characteristics (hereinafter referred to as Std. Valve operating characteristics).
[0088]
The third multiplying unit 604 multiplies the basic throttle opening area TV0AA0 by an intake valve opening correction value KAVEL, thereby responding to the actual operating characteristic of the intake valve 105 (that is, a change from the Std. Valve operating characteristic). Is corrected to obtain the throttle opening area TVOAA. The setting of the intake valve opening correction value KAVEL will be described later (see FIG. 19).
[0089]
Then, the second conversion unit 605 converts the throttle opening area TVOAA into a target opening (angle) TDTVO of the throttle valve 103b using a change table as shown in the figure, and outputs the target opening TDTVO. Thus, the electronic control throttle 104 is controlled so that the opening of the throttle valve 103b becomes the target opening TDTVO, and a target negative pressure is generated.
[0090]
FIG. 19 is a block diagram showing the calculation of the intake valve opening correction value KAVEL. The intake valve opening correction value KAVEL is set to secure a constant air amount even when the operation characteristic of the intake valve 105 changes (from Std. Valve operation characteristic). It is calculated as follows.
[0091]
First, an air flow rate Qth (t) (kg / sec) passing through the throttle valve 103b can be expressed by the following equations (1) and (2).
[0092]
(Equation 1)

[0093]
Where Pa: atmospheric pressure (Pa), Pm: manifold pressure (Pa), Ta: outside air temperature (K), At: throttle opening area (m ² ).
Accordingly, in order to keep the air amount constant even when the operating characteristic of the intake valve 105 changes (for example, from state 0 to state 1), the following equation (3) needs to be satisfied.
[0094]
(Equation 2)

[0095]
Here, Pa: atmospheric pressure, Ta: outside air temperature, Pm0: Std. Target manifold pressure at the time of valve operation characteristics, Pm1: Target manifold pressure after change of valve operation characteristics, At0: Std. Throttle valve opening area at the time of valve operating characteristics, At1: throttle opening area after changing valve operating characteristics.
[0096]
Therefore, Std. The relationship between the throttle opening area At0 at the time of the valve operation characteristic and the throttle opening area after the change of the valve operation characteristic (that is, at the time of operation of the VEL 112) is represented by the following equation (4), which is the intake valve opening correction value KAVEL. It is.
[0097]
[Equation 3]

[0098]
Therefore, first, the reference pressure ratio calculation unit 610 determines that the Std. The ratio between the target manifold pressure Pm0 and the atmospheric pressure Pa in the valve operating characteristics (Pm0 / Pa; reference pressure ratio) is determined in advance based on the target volume flow ratio TQH0ST and the engine speed Ne as shown in FIG. Determine with reference to a map that has been randomly assigned.
[0099]
Then, the KPA0 calculating unit 611 searches the table TBLKPA0 shown in the figure based on the reference pressure ratio (Pm0 / Pa) to calculate KPA0. The KPA0 can be represented by the following equation (5), and corresponds to the numerator of the above equation (4).
[0100]
(Equation 4)

[0101]
On the other hand, the target pressure ratio setting unit 612 sets the target pressure ratio (Pm1 / Pa) when the VEL 112 is operated, specifically, the target pressure ratio (Pm1 / Pa) when controlled to the target operating angle TGVEL, to the target volume flow ratio TQH0VEL and the engine speed. Based on Ne, it is set with reference to a table as shown in the figure. The target pressure ratio Pm1 / Pa set here is also output to the pressure ratio correction value calculation unit 521 (FIG. 16).
[0102]
Then, the KAP1 calculating unit 613 searches the table TBLKAP1 shown in the figure based on the target pressure ratio (Pm0 / Pa) to calculate KPA1. The KPA1 can be expressed by the following equation (6), and corresponds to the denominator of the equation (4).
[0103]
(Equation 5)

[0104]
The divider 614 calculates the intake valve opening correction value KAVEL (= KAP0 / KAP1) by dividing KAP0 by KAP1, and outputs this to the third multiplier 614 (FIG. 18).
[0105]
In addition, technical ideas other than the claims that can be grasped from the above embodiment will be described below together with their effects.
(A) In the variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3 or 5, the limit value of the valve timing is set to the retard side as the valve lift amount of the intake valve increases. It is characterized by the following.
[0106]
By doing so, the valve lift of the intake valve near the top dead center can be reduced, and interference with the piston can be prevented.
(B) In the variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, 5 and (a), the valve timing limit value is advanced as the valve lift amount of the exhaust valve is larger. It is characterized in that it is set on the corner side.
[0107]
By doing so, the valve lift of the exhaust valve near the top dead center can be reduced, and interference with the piston can be prevented.
(C) In the variable valve operating device for an internal combustion engine according to the fifth aspect, when the correction value of the target valve lift amount exceeds a predetermined value, it is determined that the lift sensor has failed.
[0108]
In this way, even if only one lift sensor is provided, the failure can be determined early.
(D) In the variable valve apparatus for an internal combustion engine according to (c), when it is determined that the lift sensor has failed, the detected valve lift amount and the detected valve lift amount are corrected by the correction value. Valve lift control is performed based on the larger of the corrected valve lift and the valve lift.
[0109]
In this way, the valve lift control as well as the valve timing control is always performed on the safe side with respect to the interference between the intake valve and the piston, so that the interference with the piston can be more effectively reduced. It can be more effectively prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system configuration diagram of an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view of a variable valve operating angle / lift mechanism (VEL) according to the embodiment (a sectional view taken along line AA in FIG. 3);
FIG. 3 is a side view of the VEL.
FIG. 4 is a plan view of the VEL mechanism.
FIG. 5 is a perspective view of an eccentric cam used for the VEL.
FIG. 6 is a cross-sectional view (a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 3) illustrating an operation of the VEL during a low lift.
FIG. 7 is a cross-sectional view (a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 3) showing the operation of the VEL at the time of high lift.
FIG. 8 is a valve lift characteristic diagram corresponding to the base end surface and the cam surface of the swing cam in the VEL.
FIG. 9 is a characteristic diagram of valve timing and valve lift of the VEL.
FIG. 10 is a sectional view showing a variable valve timing mechanism (VTC) in the embodiment.
FIG. 11 is a block diagram showing a failure diagnosis of a VEL operation angle sensor and a setting of a VEL operation angle LEVEL in the first embodiment.
FIG. 12 is a block diagram showing setting of a VEL target operating angle and a VTC target phase angle in the first embodiment.
FIG. 13 is a block diagram showing setting of a VEL target operating angle and a VTC target phase angle in the second embodiment.
FIG. 14 is a block diagram showing setting of a VEL target operating angle and a VTC target phase angle in the third embodiment.
FIG. 15 is a block diagram showing a setting of a VEL operating angle REVEL in a third embodiment.
FIG. 16 is a block diagram showing calculation of a valve opening area correction value HOSVELA.
FIG. 17 is a block diagram illustrating failure diagnosis of a VEL operating angle sensor according to a third embodiment.
FIG. 18 is a block diagram showing the setting of a target throttle opening TDTVO.
FIG. 19 is a block diagram showing calculation of an intake valve opening correction value KAVEL.
[Explanation of symbols]
101: Internal combustion engine, 105: Intake valve, 107: Exhaust valve, 112: Variable valve operating angle / lift mechanism (VEL), 113: Variable valve timing mechanism (VTC), 114: Control unit (C / U), 127: Operating angle sensor, 203: crank angle sensor, 206: intake pressure sensor, 207a, b: VEL operating angle sensor, 208: cam sensor

Claims

A variable valve apparatus for an internal combustion engine that performs valve lift control to control a valve lift to a target valve lift and valve timing control to control valve opening / closing timing for at least one of an intake valve and an exhaust valve. ,
Equipped with two lift sensors that detect the valve lift amount,
A variable valve train for an internal combustion engine, wherein a larger valve lift is selected from the detected valve lifts.

2. The variable valve apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein when a difference between the detected valve lift amounts exceeds a predetermined value, it is determined that one of the lift sensors has failed.

3. The variable valve actuation device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the control range of the valve timing is limited in accordance with a larger one of the detected valve lift amounts.

A variable valve apparatus for an internal combustion engine that performs valve lift control to control a valve lift to a target valve lift and valve timing control to control valve opening / closing timing for at least one of an intake valve and an exhaust valve. ,
Equipped with two lift sensors that detect the valve lift amount,
When the difference between the detected valve lift amounts exceeds a predetermined value, it is determined that one of the lift sensors has failed, and the control range of the valve lift amount and the valve timing is limited. Variable valve device.

A variable valve actuation device that performs valve lift control for controlling the valve lift to a target valve lift for the intake valve and valve timing control for controlling valve opening and closing timing, and an electronically controlled throttle valve interposed in the intake passage In the internal combustion engine that controls the intake air amount while controlling the inside of the intake passage to the target negative pressure by
A lift sensor for detecting a valve lift amount,
A negative pressure sensor for detecting a negative pressure in the intake passage downstream of the throttle valve,
When the target negative pressure is different from the detected negative pressure, the target valve lift amount set based on the target intake air amount is corrected with a correction value corresponding to a deviation between the target negative pressure and the detected negative pressure. Correction means,
An internal combustion engine that limits a valve timing according to a larger one of a detected valve lift amount and a corrected valve lift amount obtained by correcting the detected valve lift amount with the correction value. Variable valve gear.