JP2016125459A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸気ＶＶＴ機構に進角異常が発生した場合であっても排気系の温度を適正に維持できる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】要求トルクに基づいて目標スロットル開度を計算するとともに、その目標スロットル開度での吸入空気量のもとで要求トルクを達成するのに必要な点火時期を計算してスロットル開度および点火時期を調整するトルクデマンド制御を行うエンジンに対し、吸気側ＶＶＴ機構の進角異常の発生時（ステップＳＴ３でＹＥＳ判定）、点火プラグの最遅角点火時期を、排気ガス温度を排気系の許容上限温度以下に抑えるために予め設定されたＶＶＴフェイル時最遅角ガード点火時期に制限する（ステップＳＴ５〜ステップＳＴ７）。これにより、混合気の着火タイミングが遅くなることに起因する排気系の温度上昇を抑えることがきて、触媒コンバータの保護が図れる。【選択図】図４

Description

本発明は内燃機関の制御装置に係る。

従来、特許文献１にも開示されているように、内燃機関のトルク制御として、出力トルクの要求値（以下、要求トルクという）に基づいてスロットルバルブの開度と点火プラグの点火時期とを協調操作するいわゆるトルクデマンド制御が知られている。

一般に、トルクデマンド制御では、要求トルクの変化に応じて点火プラグの点火時期を制御し、これによって要求トルクの変化に対するレスポンスの向上を図っている。つまり、実測値（エアフロメータの実測値）から求められる現在の吸入空気量が、要求トルクに応じた吸入空気量よりも多くなっている場合には点火時期を遅角側に制御する一方、実測値から求められる現在の吸入空気量が、要求トルクに応じた吸入空気量よりも少なくなっている場合には点火時期を進角側に制御することで、要求トルクに到達するまでのレスポンスを高めている。

特開２００６−１３８３００号公報

ところが、吸気バルブの開閉タイミングを可変とする吸気ＶＶＴ（Variable Valve Timing）機構を備えた内燃機関において前述の点火時期制御を行った場合、以下の課題がある。

吸気ＶＶＴ機構に進角異常が発生し、吸気バルブの開タイミングが過進角になった場合、この吸気バルブの開弁期間における筒内ガスの吸気通路内への吹き返し量が多くなる。このため、吸気通路内での脈動が大きく発生し、その影響により、エアフロメータによって検出されている吸入空気量の実測値が大きく変動（ハンチング）することになる。

前記点火時期制御では、吸入空気量の実測値に応じて点火時期を制御しているので、この実測値にハンチングが生じた場合、これに伴って点火時期が遅角側と進角側との間で大きく変動してしまう。つまり、吸入空気量が比較的多くなっていると判断される実測値が取得された際には点火時期を遅角側に制御し、吸入空気量が比較的少なくなっていると判断される実測値が取得された際には点火時期を進角側に制御することになる。このため、前記実測値のハンチングに伴って、点火時期が遅角側と進角側との間で大きく変動することになって、点火時期が大きく遅角側（例えば点火時期制御範囲の最遅角位置）に設定される状態が頻発する可能性がある。点火時期が大きく遅角側に設定される状況では、混合気の着火タイミングが遅くなることに起因して、排気系での排気ガス温度が非常に高くなってしまう。このような状況が頻発すると、排気系の温度が非常に高くなり、この排気系に備えられた機器（例えば触媒コンバータ）への悪影響が懸念される状況を招いてしまう。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、吸気ＶＶＴ機構に進角異常が発生した場合であっても排気系の温度を適正に維持できる内燃機関の制御装置を提供することにある。

前記の目的を達成するための本発明の解決手段は、吸気バルブのバルブタイミングを可変とする可変バルブタイミング機構を備えていると共に、内燃機関の出力トルクが、運転者のアクセル操作量に応じた要求トルクとなるように、吸入空気量の実測値に応じて点火栓の点火時期を制御する点火時期制御を行う内燃機関の制御装置を前提とする。この内燃機関の制御装置に対し、前記吸気バルブの実際の開タイミングが、前記内燃機関の運転状態に応じて設定される目標開タイミングよりも進角側となる前記可変バルブタイミング機構の進角異常発生時に、前記点火栓の点火時期制御範囲の遅角側の限界点火時期である最遅角点火時期が、排気ガス温度を排気系の許容上限温度以下に抑えるために予め設定された異常時最遅角ガード点火時期に等しいか、または、より進角側に設定される構成としている。

従来技術にあっては、可変バルブタイミング機構の進角異常が発生した場合、前述したように、吸気バルブの開弁期間における筒内ガスの吸気通路内への吹き返し量が多くなって、吸入空気量の実測値が大きくハンチングし、それに伴って、点火時期が大きく遅角側に設定される状態が頻発する可能性がある。この場合、排気系での排気ガス温度が非常に高くなり、この排気ガス温度が排気系の許容上限温度を超えてしまう可能性がある。

本解決手段では、可変バルブタイミング機構の進角異常発生時には、点火栓の最遅角点火時期を、排気ガス温度を排気系の許容上限温度以下に抑えるために予め設定された異常時最遅角ガード点火時期に等しいか、または、より進角側に設定する。これにより、点火時期が大きく遅角側に設定される状態が発生することを回避できて、排気ガス温度を排気系の許容上限温度以下に抑えることができ、排気系の温度を適正に維持できる。

また、前記排気系の許容上限温度は、この排気系に備えられた触媒コンバータの溶損温度未満の値に設定することが好ましい。

これにより、可変バルブタイミング機構の進角異常発生時に、排気ガス温度が触媒コンバータの溶損温度に達してしまうことを回避でき、触媒コンバータの保護を図ることができる。

本発明では、可変バルブタイミング機構の進角異常発生時に、点火栓の最遅角点火時期を、排気ガス温度を排気系の許容上限温度以下に抑えるために予め設定された異常時最遅角ガード点火時期に等しいか、または、より進角側に設定するようにしている。これにより、前記進角異常発生時であっても、排気ガス温度を排気系の許容上限温度以下に抑えることができ、排気系の温度を適正に維持できる。

実施形態に係るエンジンの概略構成図である。 吸気側ＶＶＴ機構の内部構造および吸気側ＶＶＴ機構の油圧制御系の概略構成を示す図である。 ＥＣＵ等の制御系の構成を示すブロック図である。 点火時期制御の手順を示すフローチャート図である。 最終失火ガード点火時期を算出するための構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、吸気系および排気系それぞれに可変バルブタイミング機構が備えられたエンジン（内燃機関）に本発明を適用した場合について説明する。

−エンジン−
図１は本実施形態に係るエンジン１の概略構成を示す図である。なお、図１はエンジン１の１気筒の構成のみを示している。

エンジン１は、車両に搭載されるポート噴射型４気筒ガソリンエンジンであって、シリンダブロック１ａ内にピストン１ｃが設けられている。ピストン１ｃはコネクティングロッド１６を介してクランクシャフト１５に連結されている。

また、シリンダブロック１ａの上端にはシリンダヘッド１ｂが取り付けられており、このシリンダヘッド１ｂとピストン１ｃとの間に燃焼室１ｄが形成されている。エンジン１の燃焼室１ｄには点火プラグ（点火栓）３が配置されている。点火プラグ３の点火タイミングはイグナイタ４によって調整される。

エンジン１のシリンダブロック１ａの下部にはオイルパン１８が設けられている。このオイルパン１８に貯留された潤滑油は、エンジン１の運転時に、オイルストレーナ２０（図２参照）を介してオイルポンプ１９によって汲み上げられて、エンジン１内の各部の潤滑・冷却等に使用される。また、この潤滑油は、後述する可変バルブタイミング機構（以下、ＶＶＴ機構という）１００ｉｎ，１００ｅｘの作動油としても利用される。なお、オイルポンプ１９は、エンジン１のクランクシャフト１５の回転によって駆動される機械式ポンプである。

前記クランクシャフト１５に取り付けられているシグナルロータ１７の近傍にはクランクポジションセンサ３７が配置されている。このクランクポジションセンサ３７は、クランクシャフト１５が所定角度だけ回転する際にパルス状の信号を出力する。また、エンジン１のシリンダブロック１ａには冷却水温を検出する水温センサ３１が配置されている。

エンジン１の燃焼室１ｄには吸気通路１１および排気通路１２が接続されている。吸気通路１１には、エアクリーナ７、エアフロメータ３２、吸気温センサ３３、および、吸入空気量を調整するための電子制御式のスロットルバルブ５などが配置されている。スロットルバルブ５はスロットルモータ６によって駆動される。スロットルバルブ５の開度はスロットル開度センサ３６によって検出される。排気通路１２には、排気ガス中の酸素濃度を検出するＯ₂センサ３４および触媒コンバータ（三元触媒）８が配置されている。

吸気通路１１と燃焼室１ｄとの間には吸気バルブ１３が、排気通路１２と燃焼室１ｄとの間には排気バルブ１４がそれぞれ設けられている。これら吸気バルブ１３および排気バルブ１４の開閉駆動は、クランクシャフト１５の回転がタイミングベルト等を介して伝達される吸気カムシャフト２１および排気カムシャフト２２の各回転によって行われる。吸気カムシャフト２１の端部には吸気バルブ１３のバルブタイミングを可変とする吸気側ＶＶＴ機構１００ｉｎが、排気カムシャフト２２の端部には排気バルブ１４のバルブタイミングを可変とする排気側ＶＶＴ機構１００ｅｘがそれぞれ設けられている。これら吸気側ＶＶＴ機構１００ｉｎおよび排気側ＶＶＴ機構１００ｅｘについては後述する。

また、吸気カムシャフト２１および排気カムシャフト２２の近傍にはそれぞれカムポジションセンサ３８，３９が配置されている。各カムポジションセンサ３８，３９は、各カムシャフト２１，２２が回転する際にパルス状の信号を出力する。

吸気通路１１には燃料噴射用のインジェクタ（燃料噴射弁）２が配置されている。このインジェクタ２から噴射された燃料は吸入空気と混合されて混合気となって燃焼室１ｄに導入される。燃焼室１ｄに導入された混合気は点火プラグ３にて点火されて燃焼・爆発する。この混合気の燃焼・爆発によりピストン１ｃが往復運動してクランクシャフト１５が回転する。以上のエンジン１の運転状態はＥＣＵ（Electronic Control Unit）４００によって制御される。

−ＶＶＴ機構−
吸気側ＶＶＴ機構１００ｉｎおよび排気側ＶＶＴ機構１００ｅｘは略同一の構成であるため、ここでは吸気側ＶＶＴ機構１００ｉｎについて説明する。図２に示すように、吸気側ＶＶＴ機構１００ｉｎは、略中空円盤状のハウジング１０１と、このハウジング１０１内に回動自在に収容されたベーンロータ１０４とを備えている。ベーンロータ１０４には複数のベーン１０５が一体形成されている。ベーンロータ１０４はセンタボルト１０６によって吸気カムシャフト２１に固定されている。

ハウジング１０１の前面側は図示しないフロントカバーによって覆われている。これらハウジング１０１およびフロントカバーはボルト１０８によってタイミングプーリ１０９に固定されている。タイミングプーリ１０９は、図示しないタイミングベルトを介してクランクシャフト１５に連結されている。

ハウジング１０１の内部には、ベーンロータ１０４のベーン１０５と同数の凸部１０２が形成されており、これらベーン１０５と凸部１０２とによって、ハウジング１０１の内部空間は、進角側油圧室１１１と遅角側油圧室１１２とに区画されている。これら進角側油圧室１１１内の油圧と遅角側油圧室１１２内の油圧とに応じてベーンロータ１０４がハウジング１０１に対して相対的に回動する。すなわち、進角側油圧室１１１内の油圧を遅角側油圧室１１２内の油圧よりも高くすると、吸気カムシャフト２１の回転位相はクランクシャフト１５の回転位相に対して進められる（進角）。これとは逆に、遅角側油圧室１１２内の油圧を進角側油圧室１１１の油圧よりも高くすると、吸気カムシャフト２１の回転位相はクランクシャフト１５の回転位相に対して遅らされる（遅角）。そして、このような回転位相の調整によって吸気バルブ１３のバルブタイミングが可変となる。

吸気側ＶＶＴ機構１００ｉｎには、進角側油圧室１１１と遅角側油圧室１１２とに供給する作動油の油圧を制御するオイルコントロールバルブ（以下、ＯＣＶという）２００ｉｎが接続されている。

ＯＣＶ２００ｉｎには、オイルポンプ１９によってオイルパン１８から汲み上げられた潤滑油（作動油）がオイル供給通路１３１を介して供給される。また、ＯＣＶ２００ｉｎには２つのオイル排出通路１３２，１３３が接続されている。ＯＣＶ２００ｉｎは電磁駆動式の流量制御弁であり、前記ＥＣＵ４００によって制御される。

ＯＣＶ２００ｉｎは、４ポート弁であって、ケーシング２０１の内部に往復移動可能に配設されたスプール２０２と、スプール２０２に弾性力を付勢する圧縮コイルばね２０３と、電磁ソレノイド２０４とを備えており、電磁ソレノイド２０４に電圧が印加されたときにスプール２０２が圧縮コイルばね２０３の弾性力に抗してケーシング２０１内を移動するようになっている。電磁ソレノイド２０４に印加する電圧は、ＥＣＵ４００によってデューティ制御される。電磁ソレノイド２０４が発生する作動力は印加電圧のデューティ比に応じて変化する。この電磁ソレノイド２０４が発生する作動力と圧縮コイルばね２０３の付勢力との釣り合いによってスプール２０２の位置が決定される。

そして、スプール２０２が移動することによって、進角側通路１２１および遅角側通路１２２と、オイル供給通路１３１およびオイル排出通路１３２，１３３との連通量が変化し、進角側通路１２１および遅角側通路１２２に対して供給される作動油の量、あるいは、これら進角側通路１２１および遅角側通路１２２から排出される作動油の量が変化する。このようにして進角側油圧室１１１および遅角側油圧室１１２内の油圧を調整することにより、ベーンロータ１０４の回転位相（クランクシャフト１５に対する吸気カムシャフト２１の回転位相）を調整することができ、これによって吸気バルブ１３のバルブタイミングを任意に調整することができる。

−ＥＣＵ−
ＥＣＵ４００は、図３に示すように、ＣＰＵ４０１、ＲＯＭ４０２、ＲＡＭ４０３およびバックアップＲＡＭ４０４などを備えている。これらＣＰＵ４０１、ＲＯＭ４０２、ＲＡＭ４０３、および、バックアップＲＡＭ４０４はバス４０７を介して互いに接続されるとともに、入力インターフェース４０５および出力インターフェース４０６と接続されている。

入力インターフェース４０５には、前記水温センサ３１、エアフロメータ３２、吸気温センサ３３、Ｏ₂センサ３４、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ３５、スロットル開度センサ３６、クランクポジションセンサ３７、カムポジションセンサ３８，３９、および、車速センサ３０などの各種センサが接続されている。

出力インターフェース４０６には、インジェクタ２、イグナイタ４、スロットルモータ６、吸気側ＯＣＶ２００ｉｎ，および、排気側ＯＣＶ２００ｅｘなどが接続されている。

そして、ＥＣＵ４００は、前記各種センサの出力信号に基づいて、スロットルモータ６の駆動制御（スロットル開度制御）、インジェクタ２の燃料噴射制御および点火プラグ３の点火時期制御などを含むエンジン１の各種制御を実行する。また、ＥＣＵ４００は、エンジン１の運転状態（例えばエンジン回転速度・エンジン負荷等）に基づいて、各ＶＶＴ機構１００ｉｎ，１００ｅｘに対しそれぞれ個別に設定されたマップを参照して、これらＶＶＴ機構１００ｉｎ，１００ｅｘの作動（バルブタイミングの調整）を制御する。つまり、ＥＣＵ４００は、エンジン１の運転状態に基づいて目標バルブタイミングを設定し、実際のバルブタイミングが、この目標バルブタイミングとなるようにＶＶＴ機構１００ｉｎ，１００ｅｘの作動を制御する。そして、各バルブ１３，１４のバルブタイミングが目標バルブタイミングとなった際には、これらバルブ１３，１４の開タイミングが目標開タイミングとなり、且つ閉タイミングが目標閉タイミングとなる。

ＥＣＵ４００によるエンジン１の制御として具体的には、アクセル開度センサ３５によって検出されたアクセル操作量および車速センサ３０によって検出された車速などに基づいてエンジン１に対する要求トルクを設定するとともに、その要求トルクを実現するように（エンジン１の出力トルクが要求トルクとなるように）エンジン１の運転状態を制御するいわゆるトルクデマンド制御を実行する。このトルクデマンド制御は、公知の制御であり（例えば、特開２０１３−２１７２５５号公報を参照）、要求トルクを実現するように、スロットルモータ６の駆動制御、および、イグナイタ４による点火プラグ３の点火時期制御などを実行するものである。つまり、要求トルクに基づいて目標スロットル開度を計算するとともに、その目標スロットル開度での吸入空気量のもとで要求トルクを達成するのに必要な点火時期を計算するものとなっている。すなわち、前記吸入空気量のもとで点火時期を最適点火時期（ＭＢＴ（Minimum Advance for Best Torque））に設定したならば得られるトルクを推定し、その推定トルクに対する要求トルクの比率に応じて点火時期の遅角量（ＭＢＴからの遅角量）を計算し、これら計算された目標スロットル開度および点火時期の遅角量（目標点火時期）が得られるように、スロットルモータ６の駆動制御、および、イグナイタ４による点火プラグ３の点火時期制御を実行し、これによってエンジン１から出力されるトルクが要求トルクとなるように制御している（以下、この制御を通常トルクデマンド制御という）。

−吸気側ＶＶＴ異常発生時の点火時期制御−
次に、本実施形態の特徴である吸気側ＶＶＴ機構１００ｉｎに異常（進角異常）が発生した際の点火時期制御について説明する。

前述した通常トルクデマンド制御を行う場合、吸気側ＶＶＴ機構１００ｉｎに進角異常が発生して吸気バルブ１３の開タイミングが過進角になった場合（吸気バルブ１３の実際の開タイミングが、エンジン１の運転状態に応じて設定される目標開タイミングよりも進角側となった場合）、吸気バルブ１３の開弁期間における筒内ガスの吸気通路１１内への吹き返し量が多くなる。このため、吸気通路１１内での脈動が大きく発生し、その影響により、エアフロメータ３２によって検出されている吸入空気量の実測値が大きく変動（ハンチング）することになる。トルクデマンド制御における点火時期制御では、吸入空気量の実測値（エアフロメータ３２によって検出されている吸入空気量の実測値）に応じて点火プラグ３の点火時期を制御している。このため、前記吸入空気量の実測値にハンチングが生じた場合、これに伴って点火時期が遅角側と進角側との間で大きく変動してしまう。つまり、吸入空気量が比較的多くなっていると判断される実測値が取得された際には点火時期を遅角側に制御し、吸入空気量が比較的少なくなっていると判断される実測値が取得された際には点火時期を進角側に制御することになる。このため、前記実測値のハンチングに伴って、点火時期が遅角側と進角側との間で大きく変動することになって、点火時期が大きく遅角側に設定される状態が頻発する可能性がある。点火時期が大きく遅角側に設定される状況では、混合気の着火タイミングが遅くなることに起因して、排気系での排気ガス温度が非常に高くなってしまう。このような状況が頻発すると、排気系の温度が非常に高くなり、この排気系に備えられた機器（例えば触媒コンバータ８）への悪影響が懸念される状況を招いてしまう。

本実施形態では、この点に鑑み、吸気側ＶＶＴ機構１００ｉｎに進角異常が発生した場合であっても排気系の温度を適正に維持できる点火時期制御が行われるようになっている。以下、この点火時期制御の概略について説明する。

前記吸気バルブ１３の実際の開タイミングが、エンジン１の運転状態に応じて設定される目標開タイミングよりも進角側となる吸気側ＶＶＴ機構１００ｉｎの進角異常が発生した場合、前記点火プラグ３の点火時期制御範囲の遅角側の限界点火時期である最遅角点火時期（後述する最終失火ガード点火時期）を、排気ガス温度を排気系の許容上限温度（触媒コンバータ８の溶損温度未満の値）以下に抑えるために予め設定された異常時最遅角ガード点火時期（後述するＶＶＴフェイル時最遅角ガード点火時期）に等しいか、または、この異常時最遅角ガード点火時期よりも進角側に設定するようにしている。つまり、吸気側ＶＶＴ機構１００ｉｎの進角異常が発生した場合には、点火プラグ３の点火時期が、異常時最遅角ガード点火時期に等しいか、または、この異常時最遅角ガード点火時期よりも進角側に設定されるようにしている。これにより、点火時期が大きく遅角側に設定される（排気ガス温度が排気系の許容上限温度を超える程度まで遅角側に設定される）状態が発生することを回避できて、排気ガス温度を排気系の許容上限温度以下に抑えることができ、排気系の温度を適正に維持できるようにしている。その結果、排気系に備えられた機器（例えば触媒コンバータ８）への悪影響を抑制できることになる。

以下、この点火時期制御の具体的な手順について図４のフローチャートに沿って説明する。このフローチャートは、エンジン１の運転中、前記ＥＣＵ４００において所定時間毎に繰り返し実行される。

先ず、ステップＳＴ１において、各センサ等からの各種情報を取得する。例えば、エアフロメータ３２からの吸入空気量情報、クランクポジションセンサ３７からのクランクシャフト回転位置情報、カムポジションセンサ３８，３９からのカムシャフト回転位置情報、スロットル開度センサ３６からのスロットル開度情報、アクセル開度センサ３５からのアクセル操作量情報等を取得する。

その後、ステップＳＴ２に移り、ＥＣＵ４００のＲＡＭ４０３に格納されているＶＶＴフェイルフラグが「１」となっているか否かを判定する。このＶＶＴフェイルフラグは、前述した吸気側ＶＶＴ機構１００ｉｎの進角異常が発生した場合に「１」とされる（後述するステップＳＴ４で「１」とされる）フラグである。

ここで、吸気側ＶＶＴ機構１００ｉｎの進角異常の発生の有無の判断手法について説明する。エンジン１の運転状態（例えばエンジン回転速度およびエンジン負荷等）に基づいて設定された吸気バルブ１３の目標バルブタイミング（吸気バルブ１３の開タイミングの目標値；目標開タイミング）を取得する。また、クランクポジションセンサ３７からのパルス信号と、吸気側カムポジションセンサ３８からのパルス信号とを読み込み、これらパルス信号同士の相対回転角により吸気バルブ１３の実バルブタイミング（吸気バルブ１３の実際の開タイミング）を算出する。そして、吸気バルブ１３の目標バルブタイミングに対して実バルブタイミングが進角側にあり（実際の開タイミングが目標開タイミングよりも進角側に乖離しており）、且つ実バルブタイミングが最進角位置（吸気側ＶＶＴ機構１００ｉｎによるバルブタイミングの調整範囲において最も進角した位置）にある場合には、吸気側ＶＶＴ機構１００ｉｎに進角異常が発生していると判断する。なお、この進角異常の発生原因としては、前記ＯＣＶ２００ｉｎの故障や吸気側ＶＶＴ機構１００ｉｎの油圧制御系でのオイル漏れ等が挙げられる。

前回のルーチンにおいて吸気側ＶＶＴ機構１００ｉｎに進角異常が発生しておらず、ＶＶＴフェイルフラグが「０」となっている場合には、ステップＳＴ２でＮＯ判定されてステップＳＴ３に移る。ステップＳＴ３では、前述した判断手法により、吸気側ＶＶＴ機構１００ｉｎの進角異常が発生したか否かを判定する。

吸気側ＶＶＴ機構１００ｉｎに進角異常が発生しておらず、ステップＳＴ３でＮＯ判定された場合には、異常発生時の点火時期制御は実施せず、前述した通常トルクデマンド制御での点火時期制御が継続されてリターンされる。

一方、吸気側ＶＶＴ機構１００ｉｎに進角異常が発生し、ステップＳＴ３でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ４に移り、前記ＶＶＴフェイルフラグを「１」に設定する。

その後、ステップＳＴ５に移り、ＥＣＵ４００のＲＯＭ４０２に記憶されているＶＶＴフェイル時最遅角ガード点火時期（異常時最遅角ガード点火時期）を読み込む。このＶＶＴフェイル時最遅角ガード点火時期は、排気ガス温度を排気系の許容上限温度以下に抑えることができる点火時期の遅角側の限界を規定するものであって、実験またはシミュレーションによって予め設定されてＲＯＭ４０２に記憶された固定値となっている。つまり、このＶＶＴフェイル時最遅角ガード点火時期は、このＶＶＴフェイル時最遅角ガード点火時期によって規定される点火時期、および、この点火時期よりも進角側に点火時期が設定されておれば、混合気の着火タイミングが遅くなることに起因する排気系での排気ガス温度の上昇を抑えることができ、この排気ガス温度を排気系の許容上限温度以下に抑えることができて、排気系に備えられた機器（例えば触媒コンバータ８）への悪影響を抑えることができる値として設定されている。

ＶＶＴフェイル時最遅角ガード点火時期を読み込んだ後、ステップＳＴ６に移り、このＶＶＴフェイル時最遅角ガード点火時期を反映した最終失火ガード点火時期（最遅角点火時期）の算出を行う。

図５は、この最終失火ガード点火時期を算出するための構成を示すブロック図である。この最終失火ガード点火時期の算出にあたっては、先ず、ベース失火限界点火時期を各種補正係数によって進角側へ補正することにより得られる失火限界点火時期ＳＴｍｆが求められる。この失火限界点火時期ＳＴｍｆの情報は、最終失火ガード点火時期演算部５００に送信される。

前記ベース失火限界点火時期は、現在のエンジン運転状態（例えば吸入空気量（実測値）やエンジン回転速度等）において、燃焼行程での失火を招くことのない遅角限界のベース値となる点火時期である。ＥＣＵ４００のＲＯＭ４０２には、吸入空気量やエンジン回転速度等の各パラメータとベース失火限界点火時期との関係を規定するマップが記憶されており、このマップに従ってベース失火限界点火時期が求められる。

また、各種補正係数は、吸気温度、冷却水温度、スロットル開度等のパラメータに基づいて、ベース失火限界点火時期を補正することにより失火限界点火時期ＳＴｍｆを算出するための係数として与えられる。ＥＣＵ４００のＲＯＭ４０２には、吸気温度、冷却水温度、スロットル開度等の各パラメータと補正係数との関係を規定する複数のマップが記憶されており、これらマップに従って各種補正係数は求められる。

また、前記最終失火ガード点火時期演算部５００には、前記ＶＶＴフェイルフラグが「１」となっている場合に、前記ＲＯＭ４０２からＶＶＴフェイル時最遅角ガード点火時期が読み込まれる。

最終失火ガード点火時期演算部５００では、前記失火限界点火時期ＳＴｍｆに対してＶＶＴフェイル時最遅角ガード点火時期によるガードを行うことにより、最終失火ガード点火時期が求められることになる。つまり、失火限界点火時期ＳＴｍｆよりもＶＶＴフェイル時最遅角ガード点火時期が進角側であった場合には、最終失火ガード点火時期としてはＶＶＴフェイル時最遅角ガード点火時期が適用される。一方、失火限界点火時期ＳＴｍｆよりもＶＶＴフェイル時最遅角ガード点火時期が遅角側であった場合には、最終失火ガード点火時期としては失火限界点火時期ＳＴｍｆが適用される。

このようにして最終失火ガード点火時期を求めた後、ステップＳＴ７において、点火時期の算出を行う。ここでは、現在の吸入空気量のもとで要求トルクを達成するのに必要な点火時期（以下、基準点火時期という）に対して前記最終失火ガード点火時期によるガードを行うことにより点火時期の算出が行われる。つまり、基準点火時期よりも最終失火ガード点火時期が進角側であった場合には、点火時期としては最終失火ガード点火時期が適用される。一方、基準点火時期よりも最終失火ガード点火時期が遅角側であった場合には、点火時期としては基準点火時期が適用される。

このようにして点火時期の算出が行われた後、ステップＳＴ８に移り、点火制御が実行される。つまり、次に燃焼行程を迎える気筒の点火プラグ３の点火制御として、前記ステップＳＴ７で算出された点火時期に達した時点でその点火プラグ３の点火が実行される。ここで実行される点火プラグ３の点火時期は、前記最終失火ガード点火時期（前記ＶＶＴフェイル時最遅角ガード点火時期でガードされた値）でガードされたものとなっている。つまり、実行される点火時期としては、ＶＶＴフェイル時最遅角ガード点火時期に一致しているか、または、このＶＶＴフェイル時最遅角ガード点火時期よりも進角されたものとなっている。このため、混合気の着火タイミングとして、排気ガス温度が排気系の許容上限温度を超えるタイミングよりも早いタイミングに設定されることになる。従って、排気系での排気ガス温度が非常に高くなってしまうことがなく、排気ガス温度を排気系の許容上限温度以下に抑えることができて、排気系に備えられた機器（例えば触媒コンバータ８）への悪影響が抑制できることになる。

このような吸気側ＶＶＴ機構１００ｉｎの進角異常が発生していることに応じた点火時期制御が行われている場合、次回のルーチンでは、ＶＶＴフェイルフラグが「１」となっているのでステップＳＴ２ではＹＥＳ判定され、ステップＳＴ９に移る。このステップＳＴ９では、吸気側ＶＶＴ機構１００ｉｎの進角異常が解消したか否かを判定する。つまり、前記吸気側ＶＶＴ機構１００ｉｎの進角異常が一時的なものであって、その後、この吸気側ＶＶＴ機構１００ｉｎの進角異常が解消したか否かを判定する。

吸気側ＶＶＴ機構１００ｉｎの進角異常が継続しており、ステップＳＴ９でＮＯ判定された場合には、前述した最終失火ガード点火時期の算出（ステップＳＴ６）、点火時期の算出（ステップＳＴ７）、点火制御の実行（ステップＳＴ８）が行われる。吸気側ＶＶＴ機構１００ｉｎの進角異常が継続している間は、この動作が繰り返される。つまり、点火プラグ３の点火時期をＶＶＴフェイル時最遅角ガード点火時期によってガードすることによる排気ガス温度の上昇を抑えた制御が繰り返される。

一方、吸気側ＶＶＴ機構１００ｉｎの進角異常が解消し、ステップＳＴ９でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ１０に移り、点火プラグ３の点火時期をＶＶＴフェイル時最遅角ガード点火時期によってガードする状態を解除し、前述した通常トルクデマンド制御での点火時期制御に移行すると共に、前記ＶＶＴフェイルフラグを「０」に設定する。

このような点火時期制御が行われるため、前記ＥＣＵ４００によって本発明に係る内燃機関の制御装置が構成される。この制御装置は、エアフロメータ３２、クランクポジションセンサ３７、カムポジションセンサ３８、スロットル開度センサ３６、アクセル開度センサ３５等からの各信号を入力信号として受信する構成となっている。また、この制御装置は、イグナイタ４への点火時期指令信号を出力信号として出力する構成となっている。

以上説明したように、本実施形態によれば、吸気側ＶＶＴ機構１００ｉｎの進角異常発生時に、点火プラグ３の最遅角点火時期を、排気ガス温度を排気系の許容上限温度以下に抑えるために予め設定されたＶＶＴフェイル時最遅角ガード点火時期に等しいか、または、このＶＶＴフェイル時最遅角ガード点火時期よりも進角側に設定するようにしている。これにより、点火時期が大きく遅角側に設定される状態が発生することを回避できて、排気ガス温度を排気系の許容上限温度以下に抑えることができ、排気系の温度を適正に維持できる。その結果、排気系に備えられた機器（例えば触媒コンバータ８）への悪影響（例えば触媒コンバータ８の溶損）を抑制できる。

−他の実施形態−
以上説明した実施形態は、吸気系および排気系それぞれにＶＶＴ機構１００ｉｎ，１００ｅｘが備えられたエンジン１に本発明を適用した場合について説明した。本発明はこれに限らず、吸気系のみにＶＶＴ機構１００ｉｎが備えられたエンジンに対しても適用が可能である。また、ＶＶＴ機構としては電動式のものであってもよい。

また、前記実施形態では、ポート噴射型のガソリンエンジン１に本発明を適用した場合について説明したが、筒内直噴型のガソリンエンジンにも適用可能である。また、直列多気筒ガソリンエンジンのほか、Ｖ型多気筒ガソリンエンジン等に対しても本発明は適用可能である。

また、吸気側ＶＶＴ機構１００ｉｎの進角異常の発生の有無の判断手法としては、前述したものには限定されない。例えば、吸気バルブ１３の目標バルブタイミングに対して実バルブタイミングが進角側にある状態が所定時間継続した場合に、吸気側ＶＶＴ機構１００ｉｎに進角異常が発生していると判断するようにしてもよい。また、吸気バルブ１３の目標バルブタイミングに対して実バルブタイミングが進角側にあり、その偏差が所定量を超えている場合に、吸気側ＶＶＴ機構１００ｉｎに進角異常が発生していると判断するようにしてもよい。

また、吸気側ＶＶＴ機構１００ｉｎの進角異常が発生した場合、車室内のメータパネル上のＭＩＬ（警告灯）を点灯させて運転者に警告を促すと共に、ＥＣＵ４００に備えられたダイアグノーシスに異常情報を書き込むようにしてもよい。

また、前記ＥＣＵ４００としては、複数種類のエンジン１に対応可能となるように、コンパイル機能を備え、搭載されるエンジンの種類に応じてＶＶＴフェイル時最遅角ガード点火時期を切り替える構成となっていることが好ましい。例えば、吸気カムシャフトの本数に応じ、コンパイルスイッチによってＶＶＴフェイル時最遅角ガード点火時期を切り替える構成が挙げられる。例えば、吸気カムシャフトが１本である直列エンジンに対して設定されるＶＶＴフェイル時最遅角ガード点火時期に対し、吸気カムシャフトが２本であるＶ型エンジンに対して設定されるＶＶＴフェイル時最遅角ガード点火時期が遅角側に設定される。これは、Ｖ型エンジンの場合、一方のバンクにおける吸気側ＶＶＴ機構に進角異常が発生していたとしても、他方のバンクにおける吸気側ＶＶＴ機構には進角異常が発生していない可能性が高く、直列エンジンにおいて吸気側ＶＶＴ機構に進角異常が発生している場合に比べて排気ガスの温度は低くなっている可能性が高い。このため、ＶＶＴフェイル時最遅角ガード点火時期を遅角側に設定し、吸気バルブ１３の開タイミングの遅角側への移行を許容する（直列エンジンで設定される開タイミングよりも遅角側への移行を許容する）ものである。

本発明は、トルクデマンド制御を行うエンジンの点火時期制御に適用可能である。

１ エンジン（内燃機関）
１３ 吸気バルブ
１００ｉｎ 吸気側ＶＶＴ機構（可変バルブタイミング機構）
３２ エアフロメータ
３５ アクセル開度センサ
３ 点火プラグ
４００ ＥＣＵ

Claims (2)

1. 吸気バルブのバルブタイミングを可変とする可変バルブタイミング機構を備えていると共に、内燃機関の出力トルクが、運転者のアクセル操作量に応じた要求トルクとなるように、吸入空気量の実測値に応じて点火栓の点火時期を制御する点火時期制御を行う内燃機関の制御装置において、
   前記吸気バルブの実際の開タイミングが、前記内燃機関の運転状態に応じて設定される目標開タイミングよりも進角側となる前記可変バルブタイミング機構の進角異常発生時に、前記点火栓の点火時期制御範囲の遅角側の限界点火時期である最遅角点火時期が、排気ガス温度を排気系の許容上限温度以下に抑えるために予め設定された異常時最遅角ガード点火時期に等しいか、または、より進角側に設定されることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 請求項１記載の内燃機関の制御装置において、
   前記排気系の許容上限温度は、この排気系に備えられた触媒コンバータの溶損温度未満の値に設定されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。

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