JP2006161631A - 可変動弁機構の制御装置及び制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 センサ異常時に、リフト特性量を可変範囲の最小側又は最大側へオープン制御すると、運転領域によっては機関運転性を損ねることがある。
【解決手段】 吸気弁のバルブリフト量及び作動角を所定の可変範囲内で連続的に変更可能なリフト作動角変更機構を備える。Ｂ１１では機関回転数とアクセル開度ＡＰＯに基づいて目標作動角を算出する。Ｂ１２では実作動角を検出する作動角センサの異常を判定する。Ｂ１３では目標作動角と実作動角に基づいて正常時制御量を演算する。Ｂ１４では、機関回転数に基づいて故障時制御量を算出する。従って故障時制御量は可変範囲の中間の値を取り得る。Ｂ１５では正常時には正常時制御量を、異常時には故障時制御量をアクチュエータ５１へ出力する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、内燃機関（エンジン）の吸気弁又は排気弁（以下、吸排気弁と呼ぶ）のバルブリフト量・作動角及びバルブタイミング等のリフト特性量を所定の可変範囲内で連続的に変更可能な可変動弁機構の制御装置及び制御方法に関する。

自動車用内燃機関の分野では、吸排気弁のバルブリフト量、作動角及びバルブタイミング等のリフト特性量を変更可能な可変動弁機構が従来より種々提案されている。その一例として、吸排気弁のバルブリフト量及び作動角の双方を無段階・連続的に変更可能なリフト作動角変更機構が本出願人等により提案され、特許文献１等に開示されている。このようなリフト作動角変更機構を用いることにより、既存のスロットル弁に依存することなく吸入空気量を幅広く制御することが可能で、特にガソリンエンジンの分野で大きな課題であるスロットル損失を大幅に低減又は解消できるので、著しい燃費改善や出力向上効果が期待できる。

リフト特性量を精度良く目標値に維持するように、好ましくはリフト特性量の検出値に基づくフィードバック制御が行われる。このようなフィードバック制御技術は上記の特許文献１に記載されているように公知であって、簡単に説明すると、機関運転状態（負荷、回転数等）に応じてリフト特性量の目標値を算出するとともに、リフト特性量の実際の値に相当する検出値を適宜なセンサ等により取得し、これら目標値と検出値との偏差に基づいて可変動弁機構のアクチュエータへの指令値を演算するものである。

しかしながら、センサの故障や異常等によって検出値を正確に取得できないセンサ異常時に、フィードバック制御を継続すると、実際のリフト特性量が目標値から大きく外れて、機関運転性を損ねるおそれがある。そこで上記の特許文献１では、センサ異常時には、リフト特性量の可変範囲における最大側又は最小側へ向けたオープン制御へ切り換えるようになっている。このオープン制御では、リフト特性量に連動して駆動される制御軸が、その可変範囲の中で、係止ピン等を利用した機械的な係止位置である最大位置（最大値）又は最小位置（最小値）に保持されることとなる。このため、センサ異常時にもリフト制御量を安定して最大値又は最小値に保持できるという利点がある。
特開２００２−５４４６６号公報

しかしながら、燃費や出力等の更なる向上のために、リフト制御量の可変範囲を広げていくと、図２１に示すように作動角の最小値４０が非常に小さくなって、運転状態によっては吸入空気量が不足するおそれがあり、また図２２に示すように、作動角の最大値４１が非常に大きくなり、運転状態によっては過大なバルブオーバーラップの付与によってシリンダ内の残留ガスが過剰となって燃焼安定性を損ねるおそれがある。

また、リフト制御量の可変範囲を広げると、その最小値と最大値との偏差が大きくなるので、上記特許文献１のように、センサ異常時でのオープン制御中に運転領域に応じて最小値と最大値とを切り換える場合、その切換過渡期に吸入空気量が大きく変動してトルク段差を生じ、搭乗者に違和感を与えるおそれがある。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、リフト特性量の検出値を良好に取得できず、この検出値に基づく制御（フィードバック制御）をできない異常時における機関運転性の向上を図ることを主たる目的としている。

内燃機関の吸気弁又は排気弁のリフト特性量を所定の可変範囲内で連続的に変更可能な可変動弁機構と、上記可変動弁機構を駆動するアクチュエータと、上記リフト特性量の検出値を取得する検出手段と、を有する。機関運転状態に基づいて上記リフト特性量の目標値を算出し、上記検出手段の異常を判定し、上記検出手段の正常時には、上記目標値と検出値とに基づいて、上記リフト特性量の第１指令値を算出し、この第１指令値をアクチュエータへ出力する。一方、検出手段の異常時には、上記可変範囲における中間の値を含む範囲の中からリフト特性量の第２指令値を設定し、この第２指令値をアクチュエータへ出力する。

検出手段の異常時であっても、可変範囲の中間値を含む範囲から選ばれた第２指令値をアクチュエータへ出力しているので、リフト特性量を中間的な値とする運転が可能となる。従って、上記従来例のように異常時にはリフト特性量を機械的な係止位置に対応した最大値や最小値に保持する場合に比して、異常時における機関運転性を向上することができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１には、本発明に係る可変動弁機構として、吸気弁１２の作動角及びバルブリフト量（最大リフト量）の双方を連続的に変更可能なリフト作動角変更機構１０と、吸気弁１２のバルブタイミング（開閉時期）を連続的に変更可能な位相変更機構７０と、が図示されている。これらの機構１０，７０は上記の特開２００２−５４４６６号公報等に記載されているように既に公知であるので、その概要のみを説明する。各気筒には一対の吸気弁１２が配設され、各吸気弁１２の上部にはバルブリフタ１９が配設されている。これらのバルブリフタ１９の上方には、内部に潤滑油路が形成された中空状の駆動軸１３が気筒列方向に延在している。この駆動軸１３は、位相変更機構７０を介してクランクシャフトから回転動力が伝達され、クランクシャフトに連動して回転駆動される。この駆動軸１３には、各気筒毎に揺動カム２０が揺動可能に外嵌されている。各揺動カム２０には、各気筒の一対のバルブリフタ１９の上面にそれぞれ当接する一対のカム部２０Ａを有しており、この揺動カム２０が揺動することにより、カム部２０Ａ及びバルブリフタ１９を介して吸気弁１２が昇降すなわちリフトする。

作動角変更機構１０は、駆動軸１３の外周に偏心して設けられ、この駆動軸１３と一体的に回転する偏心カム１５と、駆動軸１３と略平行に気筒列方向へ延在する制御軸１６と、この制御軸１６の外周に偏心して設けられ、この制御軸１６と一体的に回転する制御カム１７と、この制御カム１７の円筒面をなす外周面に揺動可能に外嵌するロッカアーム１８と、ロッカアーム１８の一端と偏心カム１５とを連係するリング状リンク（第１リンク）２５と、ロッカアーム１８の他端と揺動カム２０とを連係するロッド状リンク（第２リンク）２６と、を有している。リング状リンク２５は、一端が偏心カム１５の円筒面をなす外周面に相対回転可能に外嵌し、他端が第１連結ピン２１によりロッカアーム１８の一端に相対回転可能に連結されている。ロッド状リンク２６は、一端が第２ピン２８を介してロッカアーム１８の他端に相対回転可能に連結され、他端が第３ピン２９により揺動カム２０の一方のカム部２０Ａと相対回転可能に連結されている。偏心カム１５の軸心は駆動軸１３の軸心に対して所定量だけ偏心しており、制御カム１７の軸心は制御軸１６の軸心に対して所定量だけ偏心している。揺動カム２０のジャーナル部２０Ｂ及び制御軸１６は、図示せぬ軸受ブラケットを介してシリンダヘッドに回転可能に支持されている。制御軸１６は、アクチュエータとしてのモータ５１により回転駆動されるとともに所定の回転位置に保持される。この実施例では、モータ５１の出力軸５１ａに設けられたウォーム５２が、制御軸１６の一端に同軸上に固定されたウォームホイール５０に直接的に噛合する簡素な構造となっている。

このような構成により、クランクシャフトに連動して駆動軸１３が回転すると、偏心カム１５を介してリング状リンク２５がほぼ並進移動するとともに、ロッカアーム１８が制御カム１７の軸心周りに揺動し、ロッド状リンク２６を介して揺動カム２０が揺動して吸気弁１２を昇降させる。また、制御軸１６の回転角度を変化させることにより、ロッド状リンク２６の揺動中心となる制御カム１７の軸心の位置が変化して揺動カム２０の姿勢が変化する。これにより、駆動軸１３に対する吸気弁１２の作動角の中心位相（開閉時期の位相）が略一定のままで、吸気弁１２の作動角（吸気弁の開閉期間）及びバルブリフト量が連続的に変化する。

このような作動角変更機構１０は、偏心カム１５の軸受部分や制御カム１７の軸受部分の他、各ピンの軸受部分等が面接触となっているため、潤滑が行い易く、耐久性，信頼性に優れているとともに、作動角を変更させる際の抵抗も低く抑制される。また、吸気弁１２を駆動する揺動カム２０が駆動軸１３と同軸上に配置されているため、例えば駆動用のカムを駆動軸１３とは異なる別の支軸で支持するような構成に比して、制御精度に優れているとともに、装置自体がコンパクトなものとなり、車両搭載性が良い。更に、ロッド状リンク２６がほぼ機関上下方向に沿うように配置されているため、機関側方（図１の左右方向）への張出量が抑制されている。しかも、駆動軸１３から揺動カム２０への伝達経路にばね等の付勢手段のない簡素なリンク機構となっているので損失が少なく信頼性・耐久性にも優れている。

位相変更機構７０は、図示せぬタイミングベルトを介してクランクシャフトからの回転力が伝達され、クランクシャフトと連動して回転するカムプーリ７１と、駆動軸１３と、を相対的に回動することにより、クランクシャフトに対する吸気弁１２の作動角の中心位相、すなわちバルブタイミングを連続的に変化させるものである。カムプーリ７１と一体的に回転するハウジング７２の内部には、このハウジング７２に対して駆動軸１３を進角側又は遅角側へ回転駆動するための周知のベーン又はスプライン機構や油圧回路が内蔵されている。

コントロールユニット５４は、エンジン回転信号、エンジン負荷信号をはじめ、冷却水温信号、作動油の温度信号等が入力され、これらの検出信号に基づいて、後述する制御処理を含めた各種エンジン制御処理を記憶及び実行する機能を有している。リフト作動角変更機構１０によるリフト特性量（バルブリフト量及び作動角）に対応する制御軸１６の角度は、ポテンショメータのような作動角センサ（制御軸センサ）５３により検出される。

図２及び図３に示すように、この作動角センサ５３は、シリンダヘッドに固定されたブラケット５５に支持されており、制御軸１６、より詳しくは制御軸１６と一体的に回転するピン５３ａの回転角度を検出し、その検出値（信号）をコントロールユニット５４へ出力する。また、制御軸１６の後部外周には回転角度規制用ピン５６が固定されており、この回転角度規制用ピン５６は、制御軸１６を固定するためのブラケット５５に設けられた一対のストッパ５７の間を移動するようになっている。つまり、これらの回転角度規制用ピン５６及び一対のストッパ５７により、制御軸１６が機械的・物理的に回転し得る回転可能角度範囲Δθ１が最小位置から最大位置に制限・規制されている。これにより、リフト特性量の機械的な可変範囲が最小値から最大値までの範囲に制限されている。

次に、リフト作動角変更機構１０の制御ルーチンの具体的な実施例について説明する。これらの制御ルーチンは上記のコントロールユニット５４に記憶され、所定期間毎（例えば１０ｍｓ毎）に繰り返し実行される。なお、以下の実施例では、リフト特性量として便宜的に作動角を用いて説明しているが、当然のことならがバルブリフト量であっても良い。また、実質的に同一の処理内容には同じ参照符号を付して、重複する説明を適宜省略する。

図４〜６を参照して第１実施例について説明する。Ｓ（ステップ）１１・Ｂ（ブロック）１１では、エンジン回転数と機関要求負荷に対応するアクセル開度ＡＰＯとに基づいて、リフト特性量の目標値に相当する目標作動角を演算・算出する（目標値算出手段）。上記のエンジン回転数は例えば周知のクランク角センサ３１の検出値に基づいて演算され、ＡＰＯは例えばアクセルペダルの開度を検出するアクセル開度センサ３２によって検出される。

Ｓ１２・Ｂ１２では、上記の目標作動角と、リフト特性量の検出値としての実作動角とに基づいて、検出手段としての作動角センサ５３の異常を検出・判定する。実作動角は作動角センサ５３の検出値に対応し、この検出値に基づいて演算される。なお、通信不良等のようなセンサそのものの異常とは別の理由によりフィードバック制御ができない場合にも、このＳ１２・Ｂ１２で「異常」と判定される。

Ｓ１３・Ｂ１３では、上記の目標作動角と実作動角とに基づいて、リフト特性量の第１指令値である正常時制御量を算出する。この正常時制御量は、周知のフィードバック（Ｆ／Ｂ）制御での制御量に相当し、目標作動角と実作動角との偏差に基づいて演算される。

Ｓ１４・Ｂ１４では、エンジン回転数に基づいて、図６に示すように予め設定・記憶されているエンジン回転数−作動角制御量テーブルを参照して、リフト特性量の第２指令値である故障（異常）時制御量を算出する。図６に示すように、エンジン回転数が大きくなるほど吸入空気量が増加するように、故障時制御量が大きく設定される。

Ｂ１５では、Ｓ１２・Ｂ１２の判定による正常・異常の判定に対応する判定値に基づいて、正常時制御量又は故障時制御量の一方を作動角制御量としてリフト作動角変更機構１０のアクチュエータ５１であるモータ５１へ出力する（指令値切換手段）。つまり、正常時には正常時制御量を、異常時には故障時制御量をモータ５１へ出力する。この作動角制御量に応じてモータ５１が作動して制御軸１６の回転位置が変更又は保持され、リフト特性量である吸気弁１２のバルブリフト量及び作動角が制御される。

このような本実施例によれば、作動角センサ５３が正常に作動している通常の運転状態では、この作動角センサ５３により検出される実作動角と目標作動角との偏差に基づいて正常時制御量を演算し、これをモータ５１へ出力する上記のフィードバック制御が行われる。一方、作動角センサ５３の異常・故障等によりこのセンサ５３の出力（実作動角）に基づくフィードバック制御を行えないセンサ異常時には、実作動角を用いることなくオープン制御が行われる。但し、このセンサ異常時にモータ５１へ出力される故障時制御量は、上述したようにエンジン回転数に基づいて求められ、エンジン回転数に応じて変化する値であって、つまり、リフト特性量の可変範囲における中間の値を含む範囲からエンジン回転数に応じて算出される。

このようにセンサ異常時の故障時制御量が可変範囲における中間的な値をとり得るので、そのリフト特性量を中間的な値とする運転が可能となる。従って、上記従来例のように異常時にはリフト特性量を機械的な係止位置に対応した最大値や最小値に保持する場合に比して、異常時における機関運転性を向上することができる。特に、リフト特性量の可変範囲を大きく確保したり、あるいは機械的に制限される可変範囲（例えば、図３の制御軸の可動範囲Δθ１に対応する範囲）に対して、フィードバック制御に用いる可変範囲が狭く設定されており、リフト特性量を機械的な可変範囲の最大値や最小値にオープン制御すると運転性に支障をきたすような可変動弁機構に対して、本制御が極めて有用である。

更に、この第１実施例では機関回転数のみに応じてリフト特性量を緩やかに変化させているので、制御が簡素で安定性に優れており、既存の装置にも容易に適用可能であり、かつ、上記従来例のように運転領域に応じてリフト特性量を最小値と最大値との間で切り換えることもないので、この切換によるトルク段差を生じることもない。

図７〜９に示す第２実施例では、Ｓ１４Ａ・Ｂ１４Ａにおいて、目標作動角に基づいて、図９に示すような予め設定・記憶された作動角−作動角制御量テーブルを参照し、故障時制御量を演算している。すなわち、目標作動角に基づいて故障時制御量を算出している。この図９に示すように、故障時にも作動角が目標作動角に追従するように、故障時制御量は、基本的には目標作動角が大きくなるほど大きく、目標作動角が小さくなるほど小さく設定される。

図１０〜１２に示す第３実施例では、Ｓ１６・Ｂ１６において、Ｓ１３・Ｂ１３で算出される正常時制御量と実作動角とに基づいて、実作動角に対応する故障時制御量の学習値を算出・記憶する。より具体的には、予め設定・記憶されている図１２に示すような作動角−作動角制御量テーブルの値を逐次更新する。そして、Ｓ１４Ｂ・Ｂ１４Ｂでは、実作動角及び学習値に基づいて故障時制御量を算出する。より具体的には、実作動角に基づいて、Ｓ１６・Ｂ１６において逐次更新されている図１２のテーブルをルックアップして、故障時制御量を取得する。

このように第３実施例によれば、フィードバック制御が行われている正常時に実作動角と正常時制御量とに基づいて学習値を算出し、故障時には学習値を利用して故障時制御量を求めているので、故障時制御量を算出する際に経時劣化やばらつき等の影響を吸収・相殺することができ、センサ異常時における故障時制御量の設定精度が向上する。

以下に説明する第４〜５実施例では、Ｖ型内燃機関の左右バンク１，２のそれぞれにリフト作動角変更機構１０が適用されている。そして、各バンクのリフト作動角変更機構１０に対して、それぞれ制御軸１６、作動角センサ５３及びモータ５１等が設けられている。なお、一方のバンク（Ｂａｎｋ）１に対応する処理内容には参照符号の後に”−１”を付記し、もう一方のバンク（Ｂａｎｋ）２に対応する処理内容には参照符号の後に”−２”を付記し、重複する説明を適宜省略する。

図１３〜１５に示す第４実施例では、バンク１とバンク２のそれぞれのリフト作動角変更機構１０に対して、上記実施例３と同様の制御処理が適用される。従って図１５に示すように、バンク１，２毎にそれぞれ制御量テーブルが予め設定及び記憶されている。そして、各バンク毎に、正常時には目標作動角と正常時制御量とに基づいてその制御量テーブルが逐次更新され、異常時には、目標作動角に基づいてその制御量テーブルを参照することにより、そのバンクに対する故障時制御量が求められる。

図１６〜２０は第５実施例を示している。両バンクのセンサ正常時には、Ｓ１７・Ｂ１７において、両バンクの正常時制御量の偏差と目標作動角との関係を偏差学習値として算出及び記憶する。より具体的には、図１８に示すように、そのときの目標作動角における正常時制御量の偏差（ΔＨ）を求め、この偏差ΔＨに基づいて、図１９に示す作動角−バンク間制御量偏差テーブルの値を逐次更新する。

そして、一方のバンクのセンサ異常時には、Ｓ１４Ｃ−１，２・Ｂ１４Ｃ−１，２において、目標作動角と偏差学習値と他方のバンクの正常時制御量とに基づいて、上記一方のバンクの故障時制御量を算出する。より具体的には、目標作動角に基づいて図１９の作動角−バンク間制御量偏差テーブルを参照して、この目標作動角に応じたバンク間偏差量学習値を求め、このバンク間偏差量学習値と他方（正常側）のバンクの正常時制御量とを加減算することにより、当該一方（異常側）のバンクの故障時制御量を算出する。

この第５実施例の変更例として、上記の偏差に代えて比を用いても良い。つまり、両バンクのセンサ正常時には、Ｓ１７・Ｂ１７において、両バンクの正常時制御量の比と目標作動角との関係を比学習値として算出及び記憶する。より具体的には、図１８に示すように、そのときの目標作動角における正常時制御量の比を求め、この比に基づいて、図２０に示す作動角−バンク間制御量比テーブルの値を逐次更新する。そして、一方のバンクのセンサ異常時には、Ｓ１４Ｃ−１，２・Ｂ１４Ｃ−１，２において、目標作動角と比学習値と他方のバンクの正常時制御量とに基づいて、上記一方のバンクの故障時制御量を算出する。より具体的には、目標作動角に基づいて図２０の作動角−バンク間制御量比テーブルを参照して、この目標作動角に応じたバンク間制御量比学習値を算出し、このバンク間制御量比学習値と他方（正常側）のバンクの正常時制御量とに基づいて、当該一方（異常側）のバンクの故障時制御量を算出する。

次に、本発明の特徴的な技術思想及び作用効果について、上記実施例を参照して説明する。但し、本発明は上記実施例の内容に限定されるものではなく、種々の変形・変更を含むものである。例えば、上記実施例では可変動弁機構を吸気弁に適用しているが、排気弁に適用した可変動弁機構に対しても本発明を同様に適用できる。また、上記実施例ではリフト作動角変更機構１０に対して本発明を適用しているが、上記の位相変更機構７０のような他の可変動弁機構に本発明を適用することもできる。また、可変動弁機構のアクチュエータとしては、上記のモータ５１等を用いた電動式に限られず、油圧駆動式であっても良い。

（１）内燃機関の吸気弁（１２）又は排気弁のリフト特性量を所定の可変範囲内で連続的に変更可能な可変動弁機構（リフト作動角変更機構１０・位相変更機構７０）と、この可変動弁機構を駆動するアクチュエータ（モータ５１）と、上記リフト特性量（バルブリフト量・作動角・バルブタイミング）の検出値を取得する検出手段（作動角センサ５３）と、を備える。機関運転状態に基づいて上記リフト特性量の目標値（目標作動角）を算出する目標値算出手段（Ｓ１１・Ｂ１１）と、上記目標値と検出値（実作動角）とに基づいて、上記リフト特性量の第１指令値（正常時制御量）を算出する第１指令値算出手段（Ｓ１３・Ｂ１３等）と、上記リフト特性量の第２指令値（故障時制御量）を設定する第２指令値設定手段（Ｓ１４・Ｂ１４等）と、上記検出手段の異常を判定する異常判定手段（Ｓ１２・Ｂ１２等）と、上記検出手段の正常時には第１指令値をアクチュエータへ出力し、異常時には第２指令値をアクチュエータへ出力する指令値切換手段（Ｂ１５等）と、を有している。

そして、上記第２指令値設定手段は、上記可変範囲における中間の値を含む範囲の中から第２指令値を設定する。例えば上記第１実施例では図６に示すように第２指令値としての異常時制御量をエンジン回転数に応じて変化させており、第２指令値が可変範囲の中間の値を取り得ることが示されている。他の実施例でも同様に第２指令値を可変制御しており、この第２指令値が中間の値を取り得る。

従って、検出手段の異常時であっても、第２指令値として可変範囲の中で中間の値を設定することにより、リフト特性量を中間的な値とする運転が可能となる。従って、上記従来例のように異常時にはリフト特性量を機械的な係止位置に対応した最大値や最小値に保持する場合に比して、異常時における機関運転性を向上することができる。つまり、異常時にも幅広い機関運転域（回転・負荷域）で安定した運転性能を確保することができる。

例えば図２３に示すように、リフト特性量としてのバルブリフト量の可変範囲を幅広く確保していると、バルブリフト量が非常に小さい設定状態４２では、高回転域で所望のトルクを得ることができなくなる。参考までに、図２４にバルブリフト量の最小時の運転可能領域４３を示している。また、機械的な係止位置である最大値から最小値までの機械的な可変範囲に対して、フィードバック制御に用いる可変範囲が狭く設定されている場合にも、リフト特性量を最大値や最小値にオープン制御すると運転性に支障をきたすおそれがあり、これらの可変動弁機構に対して、本発明の制御が極めて有用である。

（２）好ましくは図４〜６に示す第１実施例のように、上記第２指令値設定手段（Ｓ１４・Ｂ１４）が、機関回転数が大きいときに第２指令値（故障時制御量）が大きくなるように、機関回転数に基づいて第２指令値を算出する。このように機関回転数に基づいた簡易な演算処理によって、異常時における高回転側でのトルク不足を良好に解消できる（図２３参照）。

（３）あるいは図７〜９に示す第２実施例のように、上記第２指令値設定手段（Ｓ１４Ａ・Ｓ１４Ｂ）が、上記目標値（目標作動角）が大きいときに第２指令値（故障時制御量）が大きくなるように、上記目標値に基づいて第２指令値を算出する。このように、異常時にもリフト特性量を目標値に基づいて算出することにより、幅広い運転域で良好な運転が可能となる。また、正常時に用いられる目標値を利用しているので、制御上の負担が少なく、既存の制御装置への適用が容易である。

（４）あるいは図１０〜１２に示す第３実施例のように、上記正常時に、上記目標値と第１指令値との関係を学習値として算出及び記憶する学習手段（Ｓ１６・Ｂ１６）を有し、上記第２指令値設定手段（Ｓ１４Ｂ・Ｓ１４Ａ）は、上記目標値と学習値とに基づいて第２指令値を算出する。このように正常時に目標値と第１指令値との関係を学習し、異常時にはこの学習値と目標値とを用いて第２指令値を算出することにより、経時的な劣化やばらつきの影響を相殺・吸収することができ、第２指令値の設定精度が向上するので、異常時の運転性を高めることができる。

なお、このような制御は、図１３〜１５に示す第４実施例のように、Ｖ型内燃機関の各バンク１，２毎に設けられる可変動弁機構のそれぞれに対して容易に適用することができる。

（５）図１６〜２０に示す第５実施例のように、同じ目標値（目標作動角）へ向けて制御される可変動弁機構（１０）が少なくとも２つ設けられる場合には、上記正常時に、上記目標値と２つの可変動弁機構の検出値の偏差ΔＨとの関係を偏差学習値として算出及び記憶する偏差学習手段（Ｓ１７・Ｂ１７）を設ける。そして、上記第２指令値設定手段（Ｓ１４Ｃ−１，２・Ｂ１４Ｃ−１，２）は、上記偏差学習値と目標値と他方の可変動弁機構に対する第１指令値とに基づいて、一方の可変動弁機構に対する第２指令値を算出する構成とする。

他方の可変動弁機構に対する第１指令値、詳しくは正常バンク側のフィードバック制御量に基づいて、異常バンク側の第２指令値（故障時制御量）を算出しているので、運転状態に応じて精度良く第２指令値を算出することができ、かつ、正常時における２つの可変動弁機構の第１指令値の偏差に基づいて第２指令値を算出しているので、経時劣化や環境変化等を加味した両可変動弁機構間のリフト特性量の偏差を良好に吸収・相殺することができ、異常時の運転性がより一層向上する。

（６）あるいは、図１６〜２０に示す第５実施例の変更例のように、上記正常時に、上記目標値と２つの可変動弁機構の検出値の比との関係を比学習値として算出及び記憶する比学習手段（Ｓ１７・Ｂ１７）を設ける。そして、上記第２指令値設定手段（Ｓ１４Ｃ−１，２・Ｂ１４Ｃ−１，２）は、上記比学習値と目標値と他方の可変動弁機構に対する第１指令値とに基づいて、一方の可変動弁機構に対する第２指令値を算出する構成とする。このように比を用いることによっても、上記の偏差を利用した場合と同様、異常時の運転性を格段に向上することができる。

（７）本発明に適用される可変動弁機構は、好ましくは図１に示すように、吸排気弁のバルブリフト量及び作動角を連続的に変更可能なリフト作動角変更機構１０である。このようなリフト作動角変更機構１０を用いることによって、スロットル弁に依存することなく吸入空気量を幅広く制御することができるので、燃費や出力性能を格段に向上できる反面、リフト特性量の変化に応じて吸入空気量が大幅に変動するので、その可変範囲を幅広く確保しつつ、異常時に可変範囲の最小側や最大側へ向けたオープン制御を行うと、機関運転性を阻害するおそれがある。このため、上述した本発明に係る異常時の制御が極めて有効である。

本発明に係る可変動弁機構の一例であるリフト作動角変更機構を簡略的に示す斜視図。 上記リフト作動角変更機構の制御軸の可動範囲を規制するピン及びストッパを示す側面対応図。 上記リフト作動角変更機構の制御軸の可動範囲を示す平面対応図。 本発明の第１実施例に係る制御ブロック図。 上記第１実施例に係る制御フローチャート。 上記第１実施例で用いられる機関回転数−作動角制御量テーブル。 本発明の第２実施例に係る制御ブロック図。 上記第２実施例に係る制御フローチャート。 上記第２実施例で用いられる作動角−作動角制御量テーブル。 本発明の第３実施例に係る制御ブロック図。 上記第３実施例に係る制御フローチャート。 上記第３実施例で用いられる作動角−作動角制御量テーブル。 本発明の第４実施例に係る制御ブロック図。 上記第４実施例に係る制御フローチャート。 上記第４実施例で用いられる各バンクの作動角−作動角制御量テーブルを含む説明図。 本発明の第５実施例に係る制御ブロック図。 上記第５実施例に係る制御フローチャート。 上記第５実施例で用いられる両バンクの正常時制御量の偏差及び比を示す説明図。 上記第５実施例で用いられる作動角−バンク間制御量偏差テーブルを含む説明図。 上記第５実施例の変更例で用いられる作動角−バンク間制御量比テーブルを含む説明図。 上記リフト作動角変更機構による最小作動角の設定例を示す説明図。 上記リフト作動角変更機構による最大作動角の設定例を示す説明図。 上記リフト作動角変更機構によるバルブリフト量の設定例を示す説明図。 上記リフト作動角変更機構による最小バルブリフト量での運転可能領域を示す説明図。

符号の説明

１０…リフト作動角変更機構（可変動弁機構）
１２…吸気弁
１３…駆動軸
１５…偏心カム
１６…制御軸
１７…制御カム
１８…ロッカアーム
２０…揺動カム
２５…リンク状リンク（第１リンク）
２６…ロッド状リンク（第２リンク）
５１…モータ（アクチュエータ）
５３…作動角センサ（検出手段）

Claims (8)

1. 内燃機関の吸気弁又は排気弁のリフト特性量を所定の可変範囲内で連続的に変更可能な可変動弁機構と、
   この可変動弁機構を駆動するアクチュエータと、
   上記リフト特性量の検出値を取得する検出手段と、
   機関運転状態に基づいて上記リフト特性量の目標値を算出する目標値算出手段と、
   上記目標値と検出値とに基づいて、上記リフト特性量の第１指令値を算出する第１指令値算出手段と、
   上記リフト特性量の第２指令値を設定する第２指令値設定手段と、
   上記検出手段の異常を判定する異常判定手段と、
   上記検出手段の正常時には第１指令値をアクチュエータへ出力し、異常時には第２指令値をアクチュエータへ出力する指令値切換手段と、を有し、
   上記第２指令値設定手段は、上記可変範囲における中間の値を含む範囲の中から第２指令値を設定することを特徴とする可変動弁機構の制御装置。
2. 上記第２指令値設定手段は、機関回転数が大きいときに第２指令値が大きくなるように、機関回転数に基づいて第２指令値を算出することを特徴とする請求項１に記載の可変動弁機構の制御装置。
3. 上記第２指令値設定手段は、上記目標値が大きいときに第２指令値が大きくなるように、上記目標値に基づいて第２指令値を算出することを特徴とする請求項１に記載の可変動弁機構の制御装置。
4. 上記正常時に、上記目標値と第１指令値との関係を学習値として算出及び記憶する学習手段を有し、
   上記第２指令値設定手段は、上記目標値と学習値とに基づいて第２指令値を算出することを特徴とする請求項１に記載の可変動弁機構の制御装置。
5. 上記可変動弁機構が少なくとも２つ設けられ、
   かつ、上記正常時に、上記目標値と２つの可変動弁機構の検出値の偏差との関係を偏差学習値として算出及び記憶する偏差学習手段を有し、
   上記第２指令値設定手段は、上記偏差学習値と目標値と他方の可変動弁機構に対する第１指令値とに基づいて、一方の可変動弁機構に対する第２指令値を算出することを特徴とする請求項１に記載の可変動弁機構の制御装置。
6. 上記可変動弁機構が少なくとも２つ設けられ、
   かつ、上記正常時に、上記目標値と２つの可変動弁機構の検出値の比との関係を比学習値として算出及び記憶する比学習手段を有し、
   上記第２指令値設定手段は、上記比学習値と目標値と他方の可変動弁機構に対する第１指令値とに基づいて、一方の可変動弁機構に対する第２指令値を算出することを特徴とする請求項１に記載の可変動弁機構の制御装置。
7. 上記可変動弁機構が、クランクシャフトに連動して回転する駆動軸と、この駆動軸に偏心して設けられた偏心カムと、上記アクチュエータにより回動される制御軸と、この制御軸に偏心して設けられた制御カムと、この制御カムに揺動可能に取り付けられるロッカアームと、吸気弁又は排気弁をリフトさせるための揺動カムと、上記ロッカアームの一端と偏心カムとを連係する第１リンクと、ロッカアームの他端と揺動カムとを連係する第２リンクと、を有するリフト作動角変更機構であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の可変動弁機構の制御装置。
8. 内燃機関の吸気弁又は排気弁のリフト特性量を所定の可変範囲内で連続的に変更可能な可変動弁機構と、上記可変動弁機構を駆動するアクチュエータと、上記リフト特性量の検出値を取得する検出手段と、を有する可変動弁機構の制御方法であって、
   機関運転状態に基づいて上記リフト特性量の目標値を算出するステップと、
   上記検出手段の異常を判定するステップと、
   上記検出手段の正常時には、上記目標値と検出値とに基づいて、上記リフト特性量の第１指令値を算出するステップと、を有し、この第１指令値がアクチュエータへ出力され、
   かつ、上記検出手段の異常時には、上記可変範囲における中間の値を含む範囲の中から上記リフト特性量の第２指令値を設定するステップを有し、この第２指令値がアクチュエータへ出力されることを特徴とする可変動弁機構の制御方法。

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