JP2005083238A

JP2005083238A - 内燃機関

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Publication number: JP2005083238A
Application number: JP2003315266A
Authority: JP
Inventors: Seinosuke Hara; 誠之助原; Makoto Nakamura; 信中村
Original assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 2003-09-08
Filing date: 2003-09-08
Publication date: 2005-03-31
Anticipated expiration: 2023-09-08
Also published as: JP4195351B2

Abstract

【課題】一つの可変機構の故障ロック時に、正常な他方の可変機構を制御して、吸気弁とピストンとの干渉を防止しつつ機関性能の低下を防止する。
【解決手段】吸気弁２のリフト作動角の中心位相を進角側あるいは遅角側へ可変にする可変バルブタイミング機構４と、ピストン７のストローク特性を変更して機関圧縮比を可変にする可変圧縮比機構５と、吸気弁のリフト量を大小制御する可変リフト機構６と、前記各機構を機関運転状態に応じて制御する電子コントローラ８とを備えている。電子コントローラは、異常検出回路により可変バルブタイミング機構の作動が異常と判断された場合に、可変圧縮比機構によりピストンストローク特性を制御して機関圧縮比が小さくなるように制御すると共に、可変リフト機構によって吸気弁のリフト量を小さく制御する制御信号を正常な両機構に出力するフェールセーフ回路を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、とりわけ、吸気弁や排気弁である機関弁のリフト作動角中心位置を制御する第１可変機構と、ピストンストローク特性を変更して機関圧縮比を変更する第２可変機構及び機関弁のリフト量を変更する第３可変機構とを備えた内燃機関に関する。

周知のように、例えば吸気弁のバルブタイミング特性、つまりリフト作動中心位置を進角側あるいは遅角側へ可変にする可変バルブタイミング機構と、バルブリフト量及び作動角（リフト作動角）連続的に変更する可変リフト機構と、ピストンストローク特性を連続的に変更して機関圧縮比を可変にする可変圧縮比機構とを備えた内燃機関が、以下の特許文献１に記載されている。

この内燃機関によれば、可変バルブタイミング機構と、可変リフト機構とを併用することにより、吸気弁の開時期及び閉時期を互いに独立して調整可能になると共に、吸気弁のリフト作動角及び中心位相を連続的に変更可能にできることから、吸気弁のバルブリフト特性を高度に制御できるので、吸入吸気量を機関運転状態に応じて正確に調整することができる。

しかも、可変圧縮比機構によってピストンストローク特性を変更することにより、機関圧縮比を機関運転状態に応じて連続的に変更することができることから、機関始動時の高圧縮化による始動性の向上と、機関高負荷時における低圧縮化によるノッキングの発生を抑制できるといった、機関性能の大幅な向上が図れるようになっている。
特開２００３−３５１１１号公報

しかしながら、前記従来の内燃機関にあっては、前記各機構の組み合わせによって機関性能の大幅な向上が図れるものの、各機構のいずれか故障によってロックしてしまった場合に、吸気弁の制御リフト量やピストンのストローク制御位置によっては、吸気弁とピストンが干渉してしまうおそれがある。

例えば、ピストンのストローク位置が圧縮比を最大とする制御中に、前記可変バルブリフト機構が吸気弁を最大進角側への制御中に故障してロックしてしまった場合には、機関作動中にピストンが上死点位置で、吸気弁が開状態になる状態ではピストンと吸気弁が干渉してしまうおそれがある。

本発明は、前記従来の内燃機関の実情に鑑みて案出されたもので、請求項１記載の発明は、とりわけ、異常検出手段によりいずれか１つの可変機構が異常と判断された場合に、第１可変機構によって機関弁のリフト作動角の中心位相を、前記ピストンの上死点位置から遠ざける方向へ制御するか、あるいは第２可変機構がピストンストローク特性を制御して機関圧縮比が小さくなるように制御する制御信号を、少なくとも前記いずれかの正常な可変機構に出力するフェールセーフ手段を設けたことを特徴としている。

この発明によれば、一方の可変機構が故障したとしても、フェールセーフ手段によって正常な可変機構を安全サイドに制御することから、ピストンの上死点位置において該ピストンと機関弁との干渉を回避させることができる。

請求項２に記載の発明は、異常検出手段により少なくとも３つのうちの可変機構のいずれかが異常と判断された場合に、第１可変機構によって機関弁のリフト作動角の中心位相を、前記ピストンの上死点位置から遠ざける方向へ制御するか、あるいは第２可変機構がピストンストローク特性を制御して機関圧縮比が小さくなるように制御するか、あるいは第３可変機構によって機関弁のリフト量を小さくするように制御する制御信号を前記いずれかの正常な可変機構に出力するフェールセーフ手段を設けたことを特徴としている。

この発明によれば、請求項１の発明と同じく、一方の可変機構が故障したとしても、フェールセーフ手段によって正常な可変機構を安全サイドに制御することから、ピストンと機関弁との干渉を回避させることができる。

請求項３に記載の発明は、前記第２可変機構により機関圧縮比が最小に制御された状態では、第１可変機構によって機関弁のリフト作動角の中心位相が進角、遅角側のいずれの制御位置にあっても機関弁とピストンが干渉しないように構成すると共に、前記異常検出手段により前記第１可変機構が異常であると判断された場合には、第２可変機構によって機関圧縮比が最小となるように制御することを特徴としている。

この発明によれば、第１可変機構の故障時には、第２可変機構によってピストンのストローク位置を最小圧縮比となるように制御するため、機関弁のリフト作動角の中心位相（進角、遅角側）がどのような位置にあっても、ピストン上死点位置において該ピストンと機関弁との干渉を確実に回避することが可能になる。

図１は本発明に係る内燃機関の一実施形態を示し、シリンダヘッド１に図外のバルブガイドを介して摺動自在に設けられた１気筒あたり２つの機関弁である吸気弁２，２と、排気弁３，３とを備え、吸気弁２，２のリフト作動角の中心位相を進角側あるいは遅角側へ可変にする第１可変機構である可変バルブタイミング機構４と、ピストン７のストローク特性を変更して機関圧縮比を可変にする第２可変機構である可変圧縮比機構５と、機関弁のリフト量とバルブ作動角を連続的に大小制御する第３可変機構である可変リフト機構６と、前記各機構４〜６をを機関運転状態に応じてそれぞれ制御する電子コントローラ８（ＥＣＵ）とを備えている。

前記可変バルブタイミング機構４は、図３に示すように、シリンダヘッド１上部の軸受に回転自在に支持された中空状の駆動軸９の先端部側に設けられ、図外のタイミングチェーンによって機関のクランクシャフト１１から回転力が伝達されるタイミングスプロケット１０と、駆動軸９の先端部にボルトによって軸方向から固定されたスリーブ１２と、タイミングスプロケット１０とスリーブ１２との間に介装されて、内外周面にはす歯（ヘリカルギア）が形成された筒状歯車１３と、該筒状歯車１３を駆動軸９の前後軸方向へ駆動させる駆動機構である油圧回路１４とから構成されている。

前記タイミングスプロケット１０は、筒状本体１０ａの後端部にチェーンが巻装されるスプロケット部１０ｂがボルトにより固定されていると共に、筒状本体の前端開口がフロントカバー１０ｃによって閉塞されている。また、筒状本体１０ａの内周面には、前記筒状歯車１３の外歯が噛合するはす歯形のインナ歯が形成されている。

前記スリーブ１２は、後端側に駆動軸９の先端部が嵌合する嵌合溝が形成されていると共に、前端部の保持溝内にはフロントカバー１０ｃを介してタイミングスプロケット１０を前方に付勢するコイルスプリング１５が装着されている。また、スリーブ１２の外周面には、筒状歯車１３の内歯が噛合するはす歯形のアウタ歯が形成されている。

前記筒状歯車１３は、前後に形成された第１，第２油圧室１６，１７へ相対的に供給される油圧によって各歯間を摺接しながら前後軸方向へ移動するようになっており、フロントカバー１０ｃに突当った最大前方移動位置で吸気弁２、２を最遅角位置に制御する一方、最大後方移動位置で最進角位置に制御するようになっている。さらに、第２油圧室１７内に弾装されたリターンスプリング１８によって第１油圧室１６の油圧が供給されない場合に最大前方移動位置に付勢されるようになっている。

前記油圧回路１４は、図外のオイルパンと連通するオイルポンプ１９の下流側に接続されたメインギャラリと、該メインギャラリの下流側で分岐して前記第１，第２油圧室１６，１７に接続された第１，第２油圧通路２０，２１と、前記分岐位置に設けられたソレノイド型の流路切換弁２２と、該流路切換弁２２に接続されたドレン通路２３とから構成されている。前記流路切換弁２２は、前記電子コントローラ８からの制御信号によって切換駆動されるようになっている。

前記可変圧縮比機構５は、図１及び図２に示すように、前記クランクシャフト１１に結合されたクランクアーム１１ａと上端部がピストン７に連係されたコンロッド２４の下端部との間に、両端部がピン２５ａ、２５ｂを介してそれぞれ回動自在に連結されたほぼく字形状の第１リンク２５と、一端部がピン２６ａを介して前記コンロッド２４の下端部に回動自在に連結された第２リンク２６と、該第２リンク２６の他端部に偏心カム２７を介して連係された直流電動モータである電動アクチュエータ２８とから構成されている。

前記偏心カム２７は、前記第２リンク２６の他端部中央に形成された摺動用孔２６ａ内に摺動自在に保持されている。

前記電動アクチュエータ２８は、前記電子コントローラ８からの制御電流によって正逆回転制御されて、減速ギア２９を介して前記偏心カム２７を正逆回転させて、第２リンク２６の軸方向の移動に伴い第１リンク２５を、クランクアーム２４ａに対して立ち上がり、あるいは傾き変位させてコンロッド２４を介してピストン７の上下ストローク位置を変更させるようになっている。

前記可変リフト機構６は、図３び図４に示すように、前記駆動軸９に固設された偏心駆動カム３０と、駆動軸９に揺動自在に支持されて、各吸気弁２，２の上端部に配設されたバルブリフター３１，３１の平坦な上面に摺接して各吸気弁２，２を開作動させる揺動カム３２、３２と、偏心駆動カム３０と揺動カム３２との間に連係されて、偏心駆動カム３０の回転力を揺動カムの揺動力として伝達する伝達機構と、該伝達機構の作動位置を可変制御にする制御機構とを備えている。

前記偏心駆動カム３０は、ほぼリング状を呈し、内部軸方向に駆動軸挿通孔が貫通形成されていると共に、軸心Ｘが駆動軸９の軸心Ｙから径方向へ所定量だけオフセットしている。

前記揺動カム３２は、一端部側の円環状の基端部には駆動軸９が嵌挿されて回転自在に支持される支持孔が貫通形成されていると共に、他端部のカムノーズ部３２ａにピン孔が貫通形成され、また、下面には、前記バルブリフター３１の上面に摺接するカム面３２ｂが形成されている。

前記伝達機構は、駆動軸９の上方に配置されたロッカアーム３３と、該ロッカアーム３３の一端部と偏心駆動カム３０とを連係するリンクアーム３４と、ロッカアーム３３の他端部と揺動カム３２とを連係するリンクロッド３５とを備えている。

前記各ロッカアーム３３は、平面からみてほぼクランク状に折曲形成され、中央に有する筒状基部が後述する制御カム４０に回転自在に支持されている。また、前記一端部には、図４にも示すように、リンクアーム３４と相対回転自在に連結するピン３６が挿通されるピン孔が貫通形成されている一方、前記他端部には、各リンクロッド３５の一端部と相対回転自在に連結するピン３７が挿通されるピン孔が形成されている。

また、前記リンクアーム３４は、比較的大径な円環状の基部と、該基部の外周面所定位置に突設された突出端とを備え、基部の中央位置には、前記駆動カム３０の外周面に回転自在に嵌合する嵌合孔が形成されている一方、突出端には、前記ピン３６が回転自在に挿通するピン孔が貫通形成されている。

さらに、前記リンクロッド３５は、所定長さのほぼく字形状に折曲形成され、両端部には、ピン挿通孔が形成されており、この各ピン挿通孔に、前記ロッカアーム３３の他端部に有するピン孔と揺動カム３２のカムノーズ部３２ａに有するピン孔にそれぞれ挿通した各ピン３７，３８の端部が回転自在に挿通している。

前記制御機構は、機関前後方向に配設された前記制御軸３９と、該制御軸３９の外周に固定されてロッカアーム３３の揺動支点となる制御カム４０と、制御軸３９の回転位置を制御する電動モータ４１とから構成されている。

前記制御軸３９は、駆動軸９と並行に設けられて、前述のように軸受に回転自在に支持されている一方、前記各制御カム４０は、夫々円筒状を呈し、軸心Ｐ１位置が制御軸３９の軸心Ｐ２からα分だけ偏倚している。

前記電動モータ４１は、回転軸の先端部に設けられた第１平歯車４２と制御軸３９の後端部に設けられた第２平歯車４３との噛合いを介して、制御軸３９に回転力を伝達するようになっていると共に、機関の運転状態を検出する前記電子コントローラ８からの制御信号によって駆動するようになっている。

前記電子コントローラ８は、クランク角センサからの機関回転数信号やエアフローメータからの吸気流量信号（機関負荷）及び機関油温センサなどの各種のパラメータに基づいて現在の機関運転状態を演算等により検出して、燃料噴射量や点火時期を制御するようになっている。また、前記機関運転状態や、制御軸３９の現在の回転位置や駆動軸９とタイミングスプロケット４０との相対回動位置を検出する図外の位置検出センサからの検出信号及びピストン７のシリンダ１ａ内での現在のストローク位置を検出するストローク位置検出センサから検出信号に基づいて、前記流路切換弁２２や電動アクチュエータ２８及び電動モータ４１にそれぞれ制御信号（制御電流）を出力している。

すなわち、可変バルブタイミング機構４側では、例えば、機関始動時から所定の低回転域では、電子コントローラ８からの制御電流によって流路切換弁２２が流路を切り換えて、第２油圧室１７のみに油圧が供給されて第１油圧室１６には油圧が供給されない。したがって、筒状歯車１３は、リターンスプリング１８のばね力で、最大前方位置に保持されて、駆動軸９が最大遅角の回転位置に保持されている。

その後、機関中回転から高回転域に移行した場合は、流路切換弁２２を駆動させて第１油圧通路２０とメインギャラリを連通させて、第２油圧通路２１とドレン通路２３を連通させる。これにより、筒状歯車１３は、最前方位置から最後方位置までを移動し、したがって、吸気弁２，２の開閉タイミングは、図５に示すように破線の最遅角状態から、実線の最進角まで連続的に可変制御する。

これによって、吸気弁２と排気弁３のバルブオーバーラップが大きくなって十分な吸入空気量が導入されて出力トルクが向上する。

また、前記可変圧縮比機構５は、例えば機関始動時及びアイドリング時には、前記電子コントローラ８から出力された制御電流によって電動アクチュエータ２８が一方向へ回転して前記偏心カム２７を同方向へ回転させると、第２リンク２６が図２に示すように右軸方向に移動して第１リンク２５をほぼ垂直に立ち上げる。これによって、ピストン７は、コンロッド２４を介してシリンダ１ａ内を上方へ所定量だけストローク移動し、燃焼室を高圧縮比に制御する。これによって、良好な始動性と燃費の向上が図れる。

一方、機関高回転高負荷域に移行すると、電動アクチュエータ２８が反転して偏心カム２７を同方向に回転させると、第２リンク２６が図１に示すように左軸方向に移動して第１リンク２５を倒す方向に回動させる。これによって、ピストン７は、コンロッド２４を介してシリンダ１ａ内を下方へ所定量だけストローク移動し、燃焼室を低圧縮比に制御し、これによって、いわゆるノッキングの発生を防止することができる。

このような、低圧縮比制御と高圧縮比制御を得るためのピストン７の上下ストローク特性は、図５のＱに示すような波形特性となり、最上方位置ではＱ１、最下降位置ではＱ２の特性を示す。

さらに、前記可変リフト機構６にあっては、例えば、機関始動初期のクランキング時及びアイドリング時には、電子コントローラ８によって電動モータ４１を介して制御軸３９が一方向へ回転制御されて制御カム４０の軸心Ｐ１が制御軸３９の軸心Ｐ２から左上方の回動位置に保持され、厚肉部が駆動軸９から上方向へ離間回動する。これにより、ロッカアーム３３は、全体が駆動軸９に対して上方向へ移動し、このため各揺動カム３２はリンクロッド３５を介して強制的に引き上げられて反時計方向へ回動する。したがって、駆動カム３０が回転してリンクアーム３４を介してロッカアーム３３の一端部２３ａを押し上げると、そのリフト量がリンクロッド３５を介して揺動カム３２及びバルブリフター１６に伝達されるが、そのリフト量は、図５の実線及び破線に示すように小さくなる（Ｌ１）。このため、ガス流動が強化されて燃焼が改善されて、燃費の向上と機関回転の安定化が図れる。

一方、高回転高負荷域では、電子コントローラ８からの制御信号によって電動モータ４１が制御軸３９を介して制御カム４０を回転させて厚肉部が下方向へ位置するように回動させる。このため、ロッカアーム３３によって揺動カム３２がリンクアーム２５を介して下方向へ押圧されて揺動カム３２全体を所定量だけ回動させる。したがって、駆動カム３０が回転してリンクアーム３４を介してロッカアーム３３の一端部を押し上げると、そのリフト量がリンクロッド３５を介して揺動カム３２及びバルブリフター１６に伝達されるが、そのリフト量は図５に示すように最も大きくなる（Ｌ２）。これによって、吸入吸気量の充填効率が高くなって出力トルクの向上が図れる。

そして、前記電子コントローラ８は、前記可変バルブタイミング機構４と可変圧縮比機構５及び可変リフト機構６のそれぞれの作動異常を検出する異常検出手段である異常検出回路と、該異常検出回路により少なくとも前記各可変機構のいずれかが異常と判断された場合に、正常な機構の作動を制御して吸気弁２、２とピストン７との干渉を防止するフェールセーフ手段であるフェールセーフ回路とを備えている。

具体的に説明すれば、前記異常検出回路は、例えば機関高回転高負荷時などにあるにも拘わらず、ピストン７の前記ストローク位置検出センサからの入力信号によって該ピストン７が上昇位置（高圧縮比制御状態）にあることを検出した場合は、前記可変圧縮比機構５が故障していると判断して、その信号をフェールセーフ回路に出力する。

このフェールセーフ回路は、異常検出回路からの出力信号に基づいて、まず、前記可変バルブタイミング機構４に対して例えば流路切換弁２２に制御信号を出力して第１油圧室１６に油圧を供給させずに、筒状歯車１３をリターンスプリング１８により最前方位置に移動させて、リフト作動中心位置を最遅角側（図５の破線）に制御する。つまり、図５に示すように前記ピストン７の最上昇位置Ｑ１における上死点位置から回避した位置に制御する。

さらにこのフェールセーフ回路は、同時に前記可変リフト機構６の電動モータ４１に制御信号を出力して、前述のように、吸気弁２のリフト量を図５に示すストローク最小（Ｌ１）となるように制御する。

このため、上死点位置（ＴＤＣ）における前記ピストン７の冠面と吸気弁２の傘部との干渉を確実に回避させることができる。

また、前記可変バルブタイミング機構４が、例えば最進角制御状態で故障によりロックしてしまった場合は、前記位置センサによってこの状態を検出した異常検出回路からフェールセーフ回路に情報信号が出力される。

そうすると、このフェールセーフ回路は、まず、可変圧縮比機構５の電動アクチュエータ２８に制御信号を出力して、ピストン７のストローク特性を前述のように最大下方位置（Ｑ２）となるように制御する。

同時に、可変リフト機構６の電動モータ４１に制御信号を出力して、吸気弁２，２のリフト量を、前述の小リフト量（Ｌ１）に制御する。

これによって、たとえ吸気弁２，２のリフト作動中心位置が進角側にロックされても、上死点位置におけるピストン７の冠面と吸気弁２，２の傘部との干渉を確実に防止することができる。

さらに、前記可変リフト機構６が、吸気弁２の例えば最大リフト制御状態で故障によりロックしてしまった場合には、前記位置センサによってこの状態を検出した異常検出回路からフェールセーフ回路に情報信号が出力される。

そうすると、このフェールセーフ回路は、まず、可変圧縮比機構５の電動アクチュエータ２８に制御信号を出力して、ピストン７のストローク特性を前述のように最下方位置（Ｑ２）となるように制御する。

同時に、可変バルブタイミング機構４の流路切換弁２２に制御信号を出力して第１油圧室１６に油圧を供給させずに、筒状歯車１３をリターンスプリング１８により最前方位置に移動させてリフト作動中心位置を最遅角側（図５の破線）に制御する。つまり、図５に示すように前記ピストン７の最上昇位置Ｑ１から回避した位置に制御する。

したがって、この場合にも、上死点位置における前記ピストン７の冠面と吸気弁２の傘部との干渉を確実に回避させることができる。

また、他の実施形態としては、前記可変圧縮比機構５のピストン７のストローク位置が機関圧縮比が最小に制御された状態（図５Ｑ２）では、可変バルブタイミング機構４によって吸気弁２、２のリフト作動角の中心位相が最大進角、あるいは最大遅角側のいずれの制御位置にあっても、吸気弁２，２とピストン７が干渉しないように構成すると共に、前記異常検出回路により前記可変バルブタイミング機構４が異常であると判断された場合には、フェールセーフ回路によって可変圧縮比機構４のピストン７のストローク位置を最下位置に制御して、機関圧縮比が最小となるようにした。

このように、可変バルブタイミング機構４の故障時には、可変圧縮比機構５によってピストン７のストローク位置を最小圧縮比となるように制御するため、吸気弁２，２のリフト作動角の中心位相（進角、遅角側）が故障によってどのような位置にあったとしても、上死点位置におけるピストン７と吸気弁２，２との干渉を確実に回避することが可能になる。

また、他の実施形態としては、前記いずれかの機構４〜６に故障が発生して、異常検出回路によって該異常が検出された場合には、電子コントローラ８は他の正常な機構４〜６による制御を停止させる。同時に該正常な機構４〜６をピストン７と吸気弁２，２との干渉を回避する位置となるように機械的に制御するようにした。

すなわち、例えば可変バルブタイミング機構４が故障した場合には、電子コントローラ８によって可変圧縮比機構５と可変リフト機構６のそれぞれの制御を停止させる。と同時に、可変圧縮比機構５側では、例えば偏心カム２７を捻りばねなどを用いて強制的に回転させて図１に示すように第１リンク２６を左軸方向へ移動させることにより、ピストン７のストローク位置を最下位置（Ｑ２）に制御する。同時に可変リフト機構６側では、例えば制御軸３９を捻りばねなどを用いて強制的に一方向へ回転させて吸気弁２，２の最小リフト位置（Ｌ１）に制御するようにした。このため、可変バルブタイミング機構４がたとえ故障が発生してもピストン７と吸気弁２，２との干渉を自動的かつ確実に防止することができる。なお、他の機構が故障した場合でも同様である。

また、前記いずれかの機構４〜６が故障した場合は、それを検出した異常検出回路からの出力信号によって、電子コントローラ８が車内のインスツルメントパネルに設けられた警告灯などに通電して点灯させることにより、運転者に故障を認識させることも可能である。

さらに、異常検出回路によって少なくとも１つの機構が異常検出された場合には、電子コントローラ８が、機関停止時に正常な機構を機関再始動可能な制御位置に制御するようにすることも可能である。

この発明によれば、例えば可変バルブタイミング機構４が故障した場合には、機関停止時に、他の正常な可変圧縮比機構５によってピストン７のストローク位置を最上昇位置に制御すると共に、可変リフト機構６によって最小リフトに制御すれば、機関再始動性に影響がなくなる。

なお、前記各実施形態では、１つの可変機構が故障した際に、正常な他の２つの可変機構をフェールセーフ回路によって制御するようにしたが、ピストン７と吸気弁２，２との干渉を回避できれば、１つの正常な可変機構のみを制御することも可能である。

前記実施形態から把握される前記各請求項に記載の発明以外の技術的思想について以下に説明する。
（１）前記異常検出手段により少なくともいずれかの可変機構に異常が検出された場合に、他の正常な可変機構による制御を停止させると共に、該正常な各機構を前記ピストンと機関弁との干渉を回避する位置となるように機械的に制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関。

この発明によれば、正常な可変機構による制御を停止させると同時に、この各可変機構を機械的にピストンと機関弁との干渉を回避し得る位置となるように制御したため、たとえ故障が発生してもピストンと機関弁との干渉を自動的かつ確実に防止することができる。
（２）前記異常検出手段によって少なくとも前記１つの可変機構が異常検出された場合に、運転者に警告を発する警告手段を設けたことを特徴とする請求項１〜（１）のいずれかに記載の内燃機関。

この発明によれば、いずれかの可変機構の故障状態を運転者に知らせることが可能になる。
（３）前記異常検出手段によって少なくとも１つの可変機構が異常検出された場合には、機関停止時に正常な可変機構が機関再始動可能な制御位置となるように制御したことを特徴とする請求項１〜（２）のいずれかに記載の内燃機関。

この発明によれば、例えば第１可変機構が故障した場合には、他の正常な第２、第３可変機構はピストンのストローク位置や機関弁のリフト量を機関再始動可能な位置に制御することから、故障した第１可変機構によって機関再始動性に影響を与えられることがない。

本発明は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、各機構４〜６を排気弁３側に設けることも可能であり、また両方に設けることも可能である。

本発明の内燃機関の一実施形態の概略図である。同内燃機関の可変圧縮比機構の作用を示す概略図である。本実施形態に供される可変バルブタイミング機構の断面図及び可変リフト機構の側面図である。可変リフト機構を示す図３のＡ−Ａ線断面図である。各機構の作動特性図である。

符号の説明

２…吸気弁（機関弁）
４…可変バルブリフタ機構（第１可変機構）
５…可変圧縮比機構（第２可変機構）
６…可変リフト機構（第３可変機構）
７…ピストン
８…電子コントローラ
９…駆動軸
２２…流路切換弁
２８…電動アクチュエータ
４１…電動モータ

Claims

機関弁のリフト作動角の中心位相を、機関運転状態に応じて進角側あるいは遅角側へ可変にする第１可変機構と、
ピストンのストローク特性を、機関運転状態に応じて変更して機関圧縮比を可変にする第２可変機構と、
前記第１可変機構と第２可変機構のそれぞれの作動異常を検出する異常検出手段と、
を備えた内燃機関において、
前記異常検出手段により少なくとも前記１つの可変機構が異常と判断された場合に、第１可変機構によって機関弁のリフト作動角の中心位相を、前記ピストンの上死点位置から遠ざける方向へ制御するか、あるいは第２可変機構がピストンストローク特性を制御して機関圧縮比が小さくなるように制御する制御信号を、少なくとも前記いずれかの正常な可変機構に出力するフェールセーフ手段を設けたことを特徴とする内燃機関。
機関弁のリフト作動角の中心位相を、機関運転状態に応じて進角側あるいは遅角側へ可変にする第１可変機構と、
ピストンのストローク特性を、機関運転状態に応じて変更して機関圧縮比を可変にする第２可変機構と、
機関弁のリフト量を、機関運転状態に応じて大小制御する第３可変機構と、
前記各可変機構のそれぞれの作動異常を検出する異常検出手段と、
を備えた内燃機関において、
前記異常検出手段により少なくとも前記各可変機構のいずれかが異常と判断された場合に、第１可変機構によって機関弁のリフト作動角の中心位相を、前記ピストンの上死点位置から遠ざける方向へ制御するか、あるいは第２可変機構がピストンストローク特性を制御して機関圧縮比が小さくなるように制御するか、あるいは第３可変機構によって機関弁のリフト量を小さくするように制御する制御信号を、少なくとも前記いずれかの正常な可変機構に出力するフェールセーフ手段を設けたことを特徴とする内燃機関。
前記第２可変機構により機関圧縮比が最小に制御された状態では、第１可変機構によって機関弁のリフト作動角の中心位相が進角、遅角側のいずれの制御位置にあっても機関弁とピストンが干渉しないように構成すると共に、
前記異常検出手段により前記第１可変機構及びまたは第２可変機構が異常であると検出された場合には、第２可変機構によって機関圧縮比が最小となるように制御することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関。