JP2007182865A

JP2007182865A - 内燃機関の制御装置

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Publication number: JP2007182865A
Application number: JP2006002961A
Authority: JP
Inventors: Naohide Fuwa; 直秀不破
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-01-10
Filing date: 2006-01-10
Publication date: 2007-07-19
Anticipated expiration: 2026-01-10
Also published as: JP4765633B2

Abstract

【課題】作用角可変機構の動作確認を行うためのテスト中に、失火やノックの発生を抑制することができる内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】ＥＣＵは、作用角可変機構の動作確認テストで実行される各テストモードに対応してそれぞれのバルブ開閉態様Ｘ，Ｙ，Ｚを設定する。そして、吸気バルブの作用角の変更に伴ってバルブタイミングを変更制御し、バルブオーバラップ量が所定量以上となるバルブ開閉態様（領域Ｅ）又は吸気バルブの開弁時期ＩＶＯが吸気上死点ＴＤＣ以降となるバルブ開閉態様（領域Ｆ）に設定されることを抑制する。このため、動作確認テスト中における失火やノックの発生を抑制することができる。
【選択図】図６

Description

本発明は、機関バルブのバルブタイミングを可変設定するバルブタイミング可変機構と、機関バルブの作用角を可変とする作用角可変機構とを備える内燃機関の制御装置に関するものである。

従来、内燃機関の運転状態に応じて、吸気バルブや排気バルブといった機関バルブのバルブ開閉特性を変更するようにした内燃機関が広く知られている。こうした内燃機関としては、特許文献１に示されるように、機関バルブのバルブタイミングを可変とするバルブタイミング可変機構と、機関バルブの作動角を可変とする作動角可変機構とが搭載されたものが提案されている。このような内燃機関は、バルブタイミング可変機構と作動角可変機構とを個別に駆動制御することで、機関バルブのバルブタイミングと作動角とを個別に変更できるように構成されている。このため、機関運転状況に応じて機関バルブのバルブ開閉特性をより細密に制御することができ、内燃機関の出力特性、燃費性能及び排気性能の向上が図られるようになっている。
特開２００１−２６３０１５号公報

ところで、このような内燃機関を制御する制御装置は、その整備、点検時に各機構の動作確認を行えるような検査モードを有している。作用角可変機構の動作確認を行うためのテストでは、機関運転状態で機関バルブの作用角を順次変化させることにより、作用角可変機構の動作ストロークや動作負荷を検査し、機構の破損等の不具合を発見できるようにしている。しかしながら、このようにして機関バルブの作用角を変更していくような場合、設定されている機関バルブのバルブタイミングとの関係によっては、内燃機関が失火し易い態様又はノックし易い態様で運転される虞がある。そして、作用角可変機構のテスト中に失火やノックが発生してしまうと、作用角可変機構の不具合を的確に発見できないという問題がある。

この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、作用角可変機構の動作確認を行うためのテスト中に、失火やノックの発生を抑制することができる内燃機関の制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、機関バルブのバルブタイミングを可変設定するバルブタイミング可変機構と、機関バルブの作用角を可変設定する作用角可変機構とを備える内燃機関の制御装置において、前記作用角可変機構の動作確認を行うためのテスト中に、機関バルブの作用角の変更に伴って、機関運転状態に基づいて適切な機関バルブのバルブタイミングに変更されるように前記バルブタイミング可変機構を制御することをその要旨としている。

吸気バルブのバルブタイミングの位相が進角側に位置する状態で吸気バルブの作用角が大きくなる場合は、吸気バルブの開弁時期が早まるため、バルブオーバーラップ量が大きくなり、内部ＥＧＲ量が増加して失火し易いバルブ開閉態様となる。また、排気バルブの閉弁時期が遅くなることによりバルブオーバーラップ量が大きくなる場合においても、失火し易いバルブ開閉態様となる。一方、吸気バルブのバルブタイミングの位相が遅角側に位置する状態で吸気バルブの作用角が小さくなる場合は、吸気バルブの開弁時期が吸気上死点以降となるため、吸気バルブの開弁時における燃焼室の負圧が大きくなり、空気の流入速度が大きくなるので、燃焼室の温度及び圧力が上昇してノックし易いバルブ開閉態様となる。このため、内燃機関の整備、点検時において作用角可変機構の動作確認を行うときに、吸気バルブの作用角のみを変更していると、内燃機関が失火し易いバルブ開閉態様又はノックし易いバルブ開閉態様で運転される虞がある。また、排気バルブの作用角を可変設定するような作用角可変機構について動作確認を行うときにおいても、排気バルブの作用角のみを変更することによって、内燃機関が好ましくないバルブ開閉態様で運転される虞がある。

この点、同構成によれば、作用角可変機構の動作確認を行うためのテスト中に、機関バルブの作用角の変更に伴って、機関運転状態に基づいて適切な機関バルブのバルブタイミングに変更されるため、機関バルブの作用角を変更していく場合に、機関バルブが失火やノックの発生し易いバルブ開閉態様となってしまうことを抑制することができる。このため、内燃機関の整備、点検時における作用角可変機構のテスト中において、作用角可変機構の不具合を的確に発見することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、前記テスト中に、機関バルブの作用角の変更に伴って、バルブオーバラップ量が所定量以下となり、且つ吸気バルブの開弁時期が吸気上死点以前となるように前記バルブタイミング可変機構を制御することをその要旨としている。

同構成によれば、作用角可変機構の動作確認を行うためのテスト中に、機関バルブの作用角の変更に伴って、バルブオーバラップ量が所定量以下となり、且つ吸気バルブの開弁時期が吸気上死点以前となるように機関バルブのバルブタイミングを変更する。このため、内部ＥＧＲ量の増加に起因する失火の発生を抑制するとともに、開弁時期が遅くなることに起因するノックの発生を抑制することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置において、前記テスト中は、前記内燃機関のアイドル回転数を通常運転時に比して上昇させることをその要旨としている。

同構成によれば、作用角可変機構の動作確認を行うためのテスト中は、内燃機関のアイドル回転数を通常運転時に比して上昇させるため、アイドル運転時にバルブタイミング可変機構を制御するときに、バルブタイミング可変機構を駆動するアクチュエータに供給する油量又は電力を十分に確保することができる。このため、作用角可変機構のテスト中に、バルブタイミング可変機構を円滑に動作させることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、前記テスト中は、設定される機関バルブの作用角が異なる複数のテストモードから任意のテストモードを選択して実行可能であり、テストモードの実行中に前記内燃機関を搭載した車両が走行しているときは、実行されているテストモードから他のテストモードへの変更要求を受け付けないことをその要旨としている。

同構成によれば、作用角可変機構の動作確認を行うためのテスト中に任意のテストモードが選択され、そのテストモードの実行中に車両が走行しているときは、実行されているテストモードから機関バルブの作用角が異なる他のテストモードへの変更要求を受け付けない。このため、車両走行中のテストモードの変更により機関バルブの作用角が大きく変更されて車両が急増速又は急減速してしまうような状況を回避することができる。従って、車両走行中においても作用角可変機構の動作確認を安全に行うことができる。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の内燃機関の制御装置において、テストモードの実行中に前記車両が走行しているときは、実行されているテストモードを前記車両が停止するまで継続して実行することをその要旨としている。

同構成によれば、テストモードの実行中に車両が走行しているときは、実行されているテストモードを車両が停止するまで継続して実行するため、テストモードが所定時間後に終了するように制御される場合、又は整備者がテストを終了させるような場合においても、車両が停止するまで機関バルブの作用角を維持することができる。このため、車両走行中に機関バルブの作用角が大きく変更されて車両が急増速又は急減速してしまうような状況を回避することができる。

以下、図１〜６を参照して、本発明に係る内燃機関の制御装置を具体化した実施形態について説明する。
図１は、可変バルブ機構付きのガソリンエンジン（以下、単にエンジンという）を搭載した車両の構成図である。内燃機関としてのエンジン１１は複数の気筒１２を有するシリンダブロック１３を備え、各気筒１２にはピストン１４が往復移動可能に設けられる。ピストン１４は、コンロッド１５を介してエンジン１１の下部に設けられたクランクシャフト１６に連結されている。そして、ピストン１４の往復運動は、コンロッド１５によりクランクシャフト１６の回転運動へと変換される。

シリンダブロック１３の上部には、シリンダヘッド１７が設けられる。シリンダヘッド１７の底面とピストン１４の上端面とによって囲まれた空間により燃焼室１８が形成される。このシリンダヘッド１７には、吸気ポート２０及び排気ポート２１が燃焼室１８と連通するよう形成される。吸気ポート２０には、スロットルバルブ２２を有する吸気通路２３が接続されている。エンジン１１の外部の空気は、吸気ポート２０、吸気通路２３等を通って燃焼室１８に吸入される。スロットルバルブ２２は、吸気通路２３の途中に回動可能に設けられるとともに、電動モータ等からなるアクチュエータ２４により駆動される。吸気通路２３を流れる吸気量は、スロットルバルブ２２の開度に応じて調整される。排気ポート２１には、図示しない排気通路が接続されており、燃焼室１８で生じた排気が、排気ポート２１、排気通路等を通ってエンジン１１の外部へ排出される。

さらに、シリンダヘッド１７には、電磁式の燃料噴射弁２５が配設される。燃料噴射弁２５は通電により開弁し、燃焼室１８に高圧燃料を直接噴射供給する。燃料噴射弁２５から噴射された燃料は、燃焼室１８内に吸入された空気と混ざり合って混合気となる。シリンダヘッド１７には、燃焼室１８内の混合気に対して点火を行う点火プラグ２６が設けられる。

また、シリンダヘッド１７には、吸気ポート２０及び排気ポート２１をそれぞれ開閉するための機関バルブとしての吸気バルブ２７及び排気バルブ２８が往復移動可能に設けられる。シリンダヘッド１７上部には、吸気バルブ２７及び排気バルブ２８を開閉駆動させるための吸気カムシャフト２９及び排気カムシャフト３０が回動可能に設けられる。吸気カムシャフト２９及び排気カムシャフト３０は、図示しないタイミングベルトによってクランクシャフト１６に駆動連結されている。吸気カムシャフト２９及び排気カムシャフト３０の回転により、吸気バルブ２７及び排気バルブ２８が開閉駆動されることで、吸気ポート２０及び排気ポート２１と燃焼室１８とが連通・遮断される。

吸気カムシャフト２９及び排気カムシャフト３０には、それぞれバルブタイミング可変機構３１，３２が設けられている。バルブタイミング可変機構３１，３２は、クランクシャフト１６の回転位相に対する吸気カムシャフト２９及び排気カムシャフト３０の相対回転位相を調節して、バルブタイミングを可変設定するものである。すなわち、図２に示すように、吸気バルブ２７の開弁期間（作用角）ＩＶＯＴが一定に維持された状態で、開弁時期ＩＶＯ及び閉弁時期ＩＶＣが進角側又は遅角側に変更され、排気バルブ２８の開弁期間ＥＶＯＴが一定に維持された状態で、開弁時期ＥＶＯ及び閉弁時期ＥＶＣが進角側又は遅角側に変更される。バルブタイミング可変機構３１，３２は、油圧アクチュエータ３３，３４を通じて同機構３１，３２に作用する油圧を制御することにより駆動される。

また、吸気カムシャフト２９と吸気バルブ２７との間には作用角可変機構３５が設けられている。作用角可変機構３５は、吸気バルブ２７の作用角及びリフト量を可変設定するものである。作用角可変機構３５は、吸気カムシャフト２９と吸気ロッカーアーム３６との間に、アームアッシ３７を介在させて構成される。アームアッシ３７は、シリンダヘッド１７に対して揺動可能に支持されるとともに、吸気カムシャフト２９の回転が入力される入力ローラ３８と、吸気ロッカーアーム３６を揺動させる出力カム３９とを有する。アームアッシ３７は、内部に設けられたコントロールシャフト４０が揺動軸方向（紙面と垂直方向）に駆動されることによって、入力ローラ３８と出力カム３９との揺動方向における相対位置を変更できるように構成されている。作用角可変機構３５は、シャフト駆動機構４１がコントロールシャフト４０を軸方向に駆動することで動作する。また、シャフト駆動機構４１は、ＤＣブラシレスモータ等の電動モータ４２により駆動される。

そして、作用角可変機構３５の駆動により、図３に示すように、吸気バルブ２７の作用角ＩＮＣＡＭが最大作用角ＩＮＣＡＭｍａｘから最小作用角ＩＮＣＡＭｍｉｎまでの間で連続的に変更される。また、この作用角ＩＮＣＡＭの連続的な変更に同期して、吸気バルブ２７の最大リフト量ＶＬも連続的に変更される。すなわち、最大作用角ＩＮＣＡＭｍａｘにおいて最大リフト量ＶＬは上限リフト量ＶＬｍａｘとなり、作用角ＩＮＣＡＭが小さくなるほど最大リフト量ＶＬも小さくなっていく。そして、最小作用角ＩＮＣＡＭｍｉｎにおいて最大リフト量ＶＬは下限リフト量ＶＬｍｉｎとなる。

また、エンジン１１は、クランクシャフト１６の回転力を車輪に伝達する車両駆動系４３を有している。車両駆動系４３は、クラッチ４４と変速機４５とドライブシャフト４６とを備えており、クランクシャフト１６の回転力は、クラッチ４４を介して変速機４５に伝達される。変速機４５は、シフトレバー４７のシフト位置に応じた減速比が設定されるようになっており、変速機４５で減速されたクランクシャフト１６の回転力はドライブシャフト４６に伝達される。

エンジン１１にはその機関運転状態を検出するための各種センサが設けられている。例えば、クランク角センサ５１によってクランクシャフト１６の回転位相、すなわちクランク角が検出され、アクセルセンサ５２によってアクセルペダル４８の踏み込み量が検出される。また、スロットルセンサ５３によってスロットルバルブ２２の開度が検出され、吸入空気量センサ５４によって燃焼室１８に吸入される空気量が検出される。また、カム角センサ５５，５６によって吸気カムシャフト２９及び排気カムシャフト３０の回転位相、すなわち吸気バルブ２７及び排気バルブ２８のバルブタイミングが検出され、作用角センサ５７によって電動モータ４２の回転量、すなわち吸気バルブ２７の作用角ＩＮＣＡＭが検出される。また、車速センサ５８によってドライブシャフト４６の回転速度、すなわち車両の走行速度が検出される。

エンジン１１の各種制御は、制御手段としてのＥＣＵ６１によって行われる。ＥＣＵ６１はマイクロコンピュータを中心に構成されており、上記各センサの検出信号がそれぞれ取り込まれる。そして、それらの検出信号に基づいてＥＣＵ６１の中央処理装置は、メモリに記憶されているプログラムや制御データ等に従って演算処理を行い、その演算結果に基づいて各種制御を行う。例えば、上記各センサ等により検出される機関運転状態に基づいて点火プラグ２６や燃料噴射弁２５の駆動を制御する。また、アクセルペダル４８の踏み込み量等に基づいてスロットルバルブ２２の開度目標値を設定し、その設定された開度目標値となるようにスロットルバルブ２２の開度制御を行う。また、吸気バルブ２７及び排気バルブ２８のバルブタイミングや作用角のバルブ特性が機関運転状態等に応じて所望の特性となるように、バルブタイミング可変機構３１，３２及び作用角可変機構３５の駆動を制御する。

次に、車両の整備、点検時に行われる作用角可変機構３５の動作確認テストについて説明する。エンジン１１が搭載された車両は、吸気バルブ２７の作用角の動作確認を行うためのテストができるように構成されている。作用角可変機構３５の動作確認テストは、整備者がテストツール７１をエンジン１１に接続し、テストツール７１への操作入力を通じて作用角可変機構３５を駆動させることで行われる。整備者は、テストツール７１を操作することにより、吸気バルブ２７の作用角が異なる複数のテストモードから任意のテストモードを選択することができる。図１に示すように、テストツール７１からの信号はＥＣＵ６１に入力され、ＥＣＵ６１はテストモードに応じた作用角となるように作用角可変機構３５を駆動制御する。

図４に作用角可変機構３５の動作確認テストのタイムチャートを示す。このタイムチャートは、整備者のテストツール７１への入力状態と、車両走行状態と、ＥＣＵ６１のテストモード実行制御の状態とを示したものである。テストモード入力は、整備者によってテストツール７１に操作入力される信号を示すものである。テストモード切換許可フラグは、テストモード入力を受け付けるか否かの状態を示すものである。テストモード切換許可フラグがＯＦＦのときはテストモード入力を受け付けない状態であることを示し、ＯＮのときはテストモード入力を受け付け可能な状態であることを示す。テストモード実行要求フラグは、テストモード入力を受け付けた場合に、整備者が選択したテストモードを所定時間実行するように要求する状態を示すものである。テストモード実行要求フラグがＯＮのときは、整備者が選択したテストモードを継続して実行するように制御される。

動作確認テスト中に選択できるテストモードとしては、作用角が最小作用角ＩＮＣＡＭｍｉｎとなるテストモードＭ１と、作用角が最大作用角ＩＮＣＡＭｍａｘとなるテストモードＭ２とが少なくとも設定されている。なお、その他の作用角に設定されるテストモードを設け、より細密に動作確認テストを行えるようにしてもよい。また、テストモード実行要求フラグがＯＦＦの状態のときは、作用角が最小作用角ＩＮＣＡＭｍｉｎと最大作用角ＩＮＣＡＭｍａｘとの中間領域に設定されるテストモードＭ３が実行される。

整備者が動作確認テストを開始するときは、テストツール７１を接続して、テストツール７１の電源をＯＦＦからＯＮにする（時間Ｔ１）。動作確認テストが開始されると、テストモードＭ３が自動的に実行されて、作用角が中間領域に設定されるように作用角可変機構３５が駆動される。そして、テストモード切換許可フラグがＯＦＦからＯＮへと変更される（時間Ｔ２）。

ここで、整備者がテストツール７１を操作してテストモードＭ１を選択すると、テストモード切換許可フラグがＯＮの状態であるため、テストモードＭ１の入力が受け付けられる（時間Ｔ３）。すると、テストモード実行要求フラグがＯＦＦからＯＮとなり、作用角が最小作用角ＩＮＣＡＭｍｉｎとなるように作用角可変機構３５が駆動制御されて、テストモードＭ１が実行される。所定時間経過すると、テストモード実行要求フラグがＯＮからＯＦＦとなり、テストモードＭ１は終了する（時間Ｔ４）。テストモードＭ１が終了すると、自動的にテストモードＭ３の実行が開始される。

上記のようにテストモードが実行されるのは、エンジン１１を搭載した車両が走行していない場合である。すなわち、車両が走行していない場合は、整備者により選択されたテストモードが所定時間実行されて終了する。一方、動作確認テストは、車両の走行状態においても行うことができる。テストモードの実行中に車両が走行している場合の制御について、以下に説明する。

整備者がテストツール７１を操作してテストモードＭ２を選択すると、テストモード切換許可フラグがＯＮの状態であるため、テストモードＭ２の入力が受け付けられる（時間Ｔ５）。すると、テストモード実行要求フラグがＯＦＦからＯＮとなり、作用角が最大作用角ＩＮＣＡＭｍａｘとなるように作用角可変機構３５が駆動制御されて、テストモードＭ２が実行される。

この後に、整備者が車両の走行を開始させたとする（時間Ｔ６）。ＥＣＵ６１は、車両が走行している、すなわち車両速度が「０」以上であることを検出して、テストモード切換許可フラグをＯＮからＯＦＦへと変更する。テストモード切換許可フラグがＯＮからＯＦＦへと変更されると、テストモード実行要求フラグを強制的にＯＮからＯＦＦへと変更する。しかし、時間Ｔ６において、テストモード切換許可フラグはＯＦＦの状態となっているため、テストモード実行要求フラグのＯＮからＯＦＦへの変化にかかわらず、テストモードＭ２の実行を継続する。すなわち、車両走行中においては、テストモード実行要求フラグがＯＮからＯＦＦとなっても、実行されているテストモードを継続して行う。

次に、車両走行中にテストモードＭ２が引き続き実行されているときに、整備者がテストツール７１を操作してテストモードＭ１を選択したとする（時間Ｔ７）。このとき、テストモード切換許可フラグはＯＦＦの状態であるため、テストモードＭ１の入力は受け付けられない。これは、車両走行中のテストモードの変更により吸気バルブ２７の作用角が大きく変更されて車両が急増速又は急減速してしまうような状況を回避するためである。すなわち、車両走行中に、テストモードがテストモードＭ２からテストモードＭ１に変更されて、吸気バルブ２７の作用角が最大作用角ＩＮＣＡＭｍａｘから最小作用角ＩＮＣＡＭｍｉｎに変更されると、燃焼室１８に吸入される空気量が極端に減少するため、車両が急減速してしまう場合がある。一方、テストモードがテストモードＭ１からテストモードＭ２に変更されて、吸気バルブ２７の最小作用角ＩＮＣＡＭｍｉｎから作用角が最大作用角ＩＮＣＡＭｍａｘに変更されると、燃焼室１８に吸入される空気量が極端に増加するため、車両が急増速してしまう場合がある。このため、車両走行中においては、テストモードを変更するテストモード入力があっても、その変更要求を受け付けずに実行されているテストモードを継続して行う。

次に、車両走行中にテストモードＭ２が引き続き実行されているときに、整備者がテストツール７１の電源をＯＮからＯＦＦにしたとする（時間Ｔ８）。このとき、テストモード切換許可フラグはＯＦＦの状態であるため、テストツール７１の電源のＯＮからＯＦＦへの変化にかかわらず、テストモードＭ２の実行を継続する。これは、動作確認テストの終了により吸気バルブ２７の作用角が大きく変更されて車両が急増速又は急減速してしまうような状況を回避するためである。このため、車両走行中においては、テストツール７１の電源がＯＮからＯＦＦとなっても、実行されているテストモードを継続して行う。そして、テストモードＭ２は、車両が停止するまで継続して実行される（時間Ｔ９）。

以上のようにして、整備者は、所望の作用角が設定されるようにテストツール７１を通じて操作することができるため、作用角センサ５７の出力や電動モータ４２の電流値から、作用角可変機構３５の動作ストロークや動作負荷を検査して、機構の破損等の不具合を発見することができる。

また、動作確認テストにおいて車両を走行させる場合は、テストモードの変更要求や、テストツール７１の電源ＯＦＦにかかわらず、実行されているテストモードを維持するように制御される。このため、吸気バルブ２７の作用角が維持されて、作用角の変更に伴う車両の急増速又は急減速を回避し、動作確認テストを安全に行うことができる。

ここで、ＥＣＵ６１が行うテストモードの実行制御の処理についてまとめると以下のようになる。図５のフローチャートは、ＥＣＵ６１によって行われるテストモード実行制御ルーチンを示している。ＥＣＵ６１は、作用角可変機構３５の動作確認テスト中に、整備者が選択したテストモードを実行するときに、このテストモード実行制御ルーチンの処理を行う。

テストモード実行制御ルーチンが開始されると、ＥＣＵ６１は、車速センサ５８から検出される車両の走行速度に基づいて車両が走行中であるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。車両が走行中でないと判定されたときは、ＥＣＵ６１は、整備者がテストモードの変更を要求しているか否か、すなわちテストツール７１にテストモード入力がされてテストモードの変更要求がなされたか否かを判定する（ステップＳ１２０）。テストモードの変更要求がなされているときは、要求されたテストモードを実行する（ステップＳ１３０）。車両が停止している状態においては、テストモードが変更されて、吸気バルブ２７の作用角が変更されたとしても、車両の走行状態に対する影響がなく安全である。このため、ＥＣＵ６１は、車両停止時においては、テストモードの変更要求を受け付けて、このルーチンを最初から開始する。

テストモードの変更要求がなされていないときは、ＥＣＵ６１は、実行されているテストモードの開始から所定時間が経過しているか否かを判定する（ステップＳ１４０）。整備者が選択して実行しているテストモードは、所定時間が経過すると自動的に終了する。このため、所定時間が経過しているときは、そのテストモードを終了し（ステップＳ１５０）、このルーチンを終了する。

テストモードの開始から所定時間が経過していないときは、ＥＣＵ６１は、テストツール７１の電源がＯＦＦになったか否かを判定する（ステップＳ１６０）。整備者が動作確認テストを終了させるときは、テストツール７１の電源をＯＮからＯＦＦへと操作するため、この操作を検出することで動作確認テストを終了し（ステップＳ１７０）、このルーチンを終了する。そして、テストツール７１の電源がＯＦＦになっていないときは、実行されているテストモードを継続して実行し（ステップＳ１８０）、このルーチンを最初から開始する。

一方、ステップＳ１１０において車両が走行中であると判定されたときは、ＥＣＵ６１は、車両が停止するまで実行されているテストモードを継続して実行する（ステップＳ１９０）。動作確認テスト中に、吸気バルブ２７の作用角が変更されると、スロットルバルブ２２の開度調整によっても、燃焼室１８に吸入される空気量が大きく変化する場合がある。このような場合に車両が走行していると、吸入空気量が大きく変化することによって、車両が急増速又は急減速してしまう虞があるため、車両が停止するまで実行されているテストモードを継続して実行する。このため、車両の走行中は、テストモードの変更要求、テストモード開始から所定時間の経過、及びテストツール７１の電源ＯＦＦによっても、テストモードが終了されない。そして、車両が停止する旨を車両の走行速度に基づいて検出し、車両が停止しているときは、実行されているテストモードを終了し（ステップＳ２００）、このルーチンを終了する。このようにして、ＥＣＵ６１は、動作確認テスト中のテストモードの実行制御の処理を行う。

ところで、上記のように作用角可変機構３５の動作確認テストを行う場合に、作用角可変機構３５のみを駆動するようにしていると、動作確認テスト中の吸気バルブ２７の作用角とバルブタイミングとの関係によっては、失火し易いバルブ開閉態様又はノックし易いバルブ開閉態様となってしまう虞がある。このため、ＥＣＵ６１は、動作確認テスト中の作用角の変更に伴って、機関運転状態に基づいて適切なバルブタイミングに変更されるようにバルブタイミング可変機構３１を制御する。

ここで、失火又はノックし易いバルブ開閉態様を説明する。図６は、吸気バルブ２７のバルブタイミング及び作用角をそれぞれ変更させたときのバルブ開閉態様を示す関係図である。図６の横軸は吸気バルブ２７のバルブタイミングの位相を示し、縦軸は吸気バルブ２７の作用角を示す。バルブタイミング可変機構３１は、吸気バルブ２７のバルブタイミングを、最も進角側の位相ＶＶＴａから最も遅角側の位相ＶＶＴｄまでの間の位相に可変設定することができる。一方、作用角可変機構３５は、吸気バルブ２７の作用角を最大作用角ＩＮＣＡＭｍａｘから最小作用角ＩＮＣＡＭｍｉｎまでの間の作用角に可変設定することができる。

図６の４隅の位置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄには、その位置における吸気バルブ２７の開弁時期及び閉弁時期を示すダイヤグラムを示している。例えば、位置Ａは、バルブタイミングが最も進角側の位相ＶＶＴａに設定され且つ作用角が最も大きくなる最大作用角ＩＮＣＡＭｍａｘに設定される位置であり、開弁時期ＩＶＯが吸気上死点ＴＤＣ以前となるとともに閉弁時期ＩＶＣが吸気下死点ＢＤＣ以降となるようなバルブ開閉態様を有する。また、位置Ｄは、バルブタイミングが最も遅角側の位相ＶＶＴｄに設定され且つ作用角が最も小さくなる最小作用角ＩＮＣＡＭｍｉｎに設定される位置であり、開弁時期ＩＶＯが吸気上死点ＴＤＣ以降となるとともに閉弁時期ＩＶＣがほぼ吸気下死点ＢＤＣと一致するようなバルブ開閉態様を有する。

図６に示すように、吸気バルブ２７は、バルブタイミングの位相が進角側に設定されるほど、また作用角が大きくなるように設定されるほど開弁時期ＩＶＯが早くなる。すなわち、図の左上に近づくほど吸気バルブ２７の開弁時期ＩＶＯが早まり、位置Ａにおいて開弁時期ＩＶＯが最も早くなる。このため、位置Ａに近接する領域Ｅにおいては、バルブオーバーラップ量が所定量以上となり、内部ＥＧＲ量が増加して失火し易いバルブ開閉態様となる。

また、図６に示すように、吸気バルブ２７は、バルブタイミングの位相が遅角側に設定されるほど、また作用角が小さくなるように設定されるほど開弁時期ＩＶＯが遅くなり、その開弁時期ＩＶＯが吸気上死点ＴＤＣ以降となる。すなわち、図の右下に近づくほど吸気バルブ２７の開弁時期ＩＶＯが遅くなり、位置Ｄにおいて開弁時期ＩＶＯが最も遅くなる。このため、位置Ｄに近接する領域Ｆにおいては、吸気バルブ２７の開弁時期ＩＶＯが吸気上死点ＴＤＣ以降となるため、開弁時における燃焼室の負圧が大きくなり、空気の流入速度が大きくなる。開弁時にはリフト量が小さく吸気バルブ２７近傍で気流が大きく曲げられるため、気流方向の変化に起因する熱エネルギの発生量が空気の流入速度の増大によってより一層増加することとなり、燃焼室１８内の空気の温度が上昇する。また、領域Ｆにおいては、吸気バルブ２７の閉弁時期ＩＶＣが吸気下死点ＢＤＣに近づくため、エンジン１１の圧縮工程における実質的な圧縮比が高くなり、混合気の燃焼時における燃焼室１８内の圧力が上昇する。従って、領域Ｆにおいては、混合気の燃焼時における燃焼室１８内の温度及び圧力が上昇してノックし易いバルブ開閉態様となる。

ＥＣＵ６１は、動作確認テストで実行される各テストモードに対応してそれぞれのバルブ開閉態様を設定し、上記のような失火し易いバルブ開閉態様又はノックし易いバルブ開閉態様となることを抑制する。テストモードＭ１，Ｍ２，Ｍ３に対応するバルブ開閉態様Ｘ，Ｙ，Ｚの一例を図６中に示す。吸気バルブ２７の作用角が最小作用角ＩＮＣＡＭｍｉｎに設定されるテストモードＭ１では、吸気バルブ２７のバルブタイミングが最も進角側の位相ＶＶＴａに設定される位置Ｃに相当するバルブ開閉態様Ｘをとる。また、作用角が最大作用角ＩＮＣＡＭｍａｘに設定されるテストモードＭ２では、バルブタイミングが最も遅角側の位相ＶＶＴｄに設定される位置Ｂに相当するバルブ開閉態様Ｙをとる。また、テストモードＭ３では、設定される作用角に応じて、位置Ｃと位置Ｂとを結ぶ実線Ｇ上のバルブ開閉態様となるようにバルブタイミングが設定されるバルブ開閉態様Ｚをとる。このようにバルブタイミングを設定すると、バルブオーバラップ量が所定量以上となるバルブ開閉態様（領域Ｅ）又は吸気バルブ２７の開弁時期ＩＶＯが吸気上死点ＴＤＣ以降となるバルブ開閉態様（領域Ｆ）に設定されることを抑制することができる。このため、作用角可変機構３５の動作確認テスト中における失火やノックの発生を抑制することができる。

また、ＥＣＵ６１は、車両のアイドル運転時に動作確認テストが行われる場合には、エンジン１１のアイドル回転数を通常運転時に比して上昇させる。これにより、アイドル運転時にバルブタイミング可変機構３１を制御するときに、油圧アクチュエータ３３に供給する油量を十分に確保して、バルブタイミング可変機構３１を円滑に動作させるようにしている。

このようにして、ＥＣＵ６１は、動作確認テスト中において機関運転状態に応じて適切なバルブ開閉態様となるように、バルブタイミング可変機構３１を制御するとともに、車両のアイドル運転時の動作確認テスト中においてもバルブタイミング可変機構３１が円滑に動作するようにエンジン１１を制御する。

上記実施形態の制御装置によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、作用角可変機構３５の動作確認テスト中には、吸気バルブ２７の作用角の変更に伴って、機関運転状態に基づいて適切な吸気バルブ２７のバルブタイミングに変更される。このため、動作確認テスト中に吸気バルブ２７の作用角を変更していく場合に、失火やノックの発生し易いバルブ開閉態様となってしまうことを抑制することができ、作用角可変機構３５の不具合を的確に発見することができる。

（２）上記実施形態では、作用角可変機構３５の動作確認テスト中には、吸気バルブ２７の作用角の変更に伴って、バルブオーバラップ量が所定量以下となり、且つ吸気バルブ２７の開弁時期ＩＶＯが吸気上死点ＴＤＣ以前となるようにバルブタイミングを変更する。このため、内部ＥＧＲ量の増加に起因する失火の発生を抑制するとともに、開弁時期ＩＶＯが遅くなることに起因するノックの発生を抑制することができる。

（３）上記実施形態では、車両のアイドル運転時に動作確認テストが行われる場合には、エンジン１１のアイドル回転数を通常運転時に比して上昇させる。このため、アイドル運転時にバルブタイミング可変機構３１，３２を制御するときに、油圧アクチュエータ３３に供給する油量を十分に確保して、バルブタイミング可変機構３１を円滑に動作させることができる。

（４）上記実施形態では、動作確認テストにおいて、整備者により選択されたテストモードの実行中に車両が走行しているときは、テストモードの変更要求を受け付けない。このため、車両走行中のテストモードの変更により吸気バルブ２７の作用角が大きく変更されて車両が急増速又は急減速してしまうような状況を回避することができる。従って、車両走行中においても作用角可変機構３５の動作確認を安全に行うことができる。

（５）上記実施形態では、動作確認テストにおいて、整備者により選択されたテストモードの実行中に車両が走行しているときは、実行されているテストモードを車両が停止するまで継続して実行する。このため、車両の走行中は、テストモードの変更要求、テストモード開始から所定時間の経過、及びテストツール７１の電源ＯＦＦによっても、吸気バルブ２７の作用角が維持される。従って、車両走行中の作用角の変更によって、車両が急増速又は急減速してしまうような状況を回避することができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、動作確認テスト中には、吸気バルブ２７の作用角の変更に伴って、機関運転状態に基づいて適切な吸気バルブ２７のバルブタイミングに変更されるが、排気バルブ２８についても、機関運転状態に基づいて適切なバルブタイミングに変更されるようにバルブタイミング可変機構３２を制御してもよい。

・上記実施形態では、動作確認テストにおいて、整備者により選択されたテストモードの実行中に車両が走行しているときは、車両が停止するまでテストモードを継続するようにしているが、車両が所定速度以下となるまで継続するようにしてもよい。

・上記実施形態では、動作確認テストは整備者がテストツール７１をエンジン１１に接続することで行っているが、テストツール７１の機能をＥＣＵ６１に内蔵するように構成してもよい。

・上記実施形態では、作用角可変機構３５は、アームアッシ３７の入力ローラ３８と出力カム３９との相対位置を変更して作用角を可変設定するように構成されているが、異なる構成の作用角可変機構を用いてもよい。例えば、吸気カムシャフトの吸気カムを軸方向にカム形状が変化する立体カムとして、吸気カムシャフトを軸方向に変位させることで作用角を可変設定するような作用角可変機構を用いてもよい。

・上記実施形態は、吸気バルブ２７の作用角を可変設定する作用角可変機構３５を備えるエンジン１１に本発明を適用したものであるが、排気バルブ２８の作用角を可変設定する作用角可変機構を備えるエンジンについても、同様な原理を用いて本発明を適用することができる。

本実施形態におけるエンジンを搭載した車両の構成図。バルブタイミングの変更態様を示す模式図。吸気バルブの作用角及び最大リフト量の変更態様を示す模式図。作用角可変機構の動作確認テストのタイムチャート。テストモード実行制御ルーチンのフローチャート。吸気バルブのバルブタイミング及び作用角をそれぞれ変更させたときのバルブ開閉態様を示す関係図。

符号の説明

１１…エンジン、１８…燃焼室、２０…吸気ポート、２１…排気ポート、２７…吸気バルブ、２８…排気バルブ、２９…吸気カムシャフト、３０…排気カムシャフト、３１，３２…バルブタイミング可変機構、３５…作用角可変機構、３７…アームアッシ、４０…コントロールシャフト、５７…作用角センサ、５８…車速センサ、６１…ＥＣＵ、７１…テストツール。

Claims

機関バルブのバルブタイミングを可変設定するバルブタイミング可変機構と、機関バルブの作用角を可変設定する作用角可変機構とを備える内燃機関の制御装置において、
前記作用角可変機構の動作確認を行うためのテスト中に、機関バルブの作用角の変更に伴って、機関運転状態に基づいて適切な機関バルブのバルブタイミングに変更されるように前記バルブタイミング可変機構を制御する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
前記テスト中に、機関バルブの作用角の変更に伴って、バルブオーバラップ量が所定量以下となり、且つ吸気バルブの開弁時期が吸気上死点以前となるように前記バルブタイミング可変機構を制御する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置において、
前記テスト中は、前記内燃機関のアイドル回転数を通常運転時に比して上昇させる
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
前記テスト中は、設定される機関バルブの作用角が異なる複数のテストモードから任意のテストモードを選択して実行可能であり、
テストモードの実行中に前記内燃機関を搭載した車両が走行しているときは、実行されているテストモードから他のテストモードへの変更要求を受け付けない
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
請求項４に記載の内燃機関の制御装置において、
テストモードの実行中に前記車両が走行しているときは、実行されているテストモードを前記車両が停止するまで継続して実行する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。