JP3974687B2 - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばＶ型エンジンの如く、複数の気筒群を備えた内燃機関において、各気筒群毎にバルブタイミングを変更する可変バルブタイミング機構を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、エンジンの運転状態に応じて、吸気バルブ又は排気バルブのうち少なくとも一方のバルブ開弁タイミング（バルブタイミング）を変更させる可変バルブタイミング機構が実用化されている。この可変バルブタイミング機構によれば、吸気バルブと排気バルブとが同時に開弁している期間（バルブオーバラップ期間）を任意の期間とすることができるので、燃焼室内における燃焼効率を向上させることができる。
【０００３】
かかる可変バルブタイミング機構においては、例えば、オイルコントロールバルブにより油圧を制御し、クランクシャフトに対する吸気側カムシャフト（または排気側カムシャフト）の回転位相（変位角度）を目標変位角度に向けて変位させることで、バルブタイミングが変更される。そして、複数の気筒群（バンク）を備え、１つのクランクシャフトに対して複数の吸気側カムシャフト（または排気側カムシャフト）を備えるＶ型エンジンの如きエンジンでは、吸気側カムシャフトの本数に対応した可変バルブタイミング機構が各バンク毎に備えられている。
【０００４】
ところで、このような技術において、片側のバンクの可変バルブタイミング機構に異常が発生した場合、吸気効率の面から左右各バンクの吸入空気量に偏りが生じることとなる。しかし、燃料噴射量の算出に際しパラメータの１つとして採用される吸入空気量は、例えばエアフローメータ等のセンサ（場合によっては吸気圧センサ等）により検出されるが、この種のセンサは、各バンクの吸気ポートよりもはるか上流側に設けられている。つまり、センサの検出結果たる吸入空気量は、左右均等に空気が流れることを前提として演算に用いられる。そのため、上記の如く実際に吸入空気量に偏りが生じてしまったとしても、それが考慮されずに、各バンクに対し均等に空気が流れたものとして演算が実行されてしまう。そのため、あるバンクにとっては、適性な噴射量が得られず、また、左右バンク間でのトルク変動等が生じるおそれがあった。
【０００５】
これに対し、特開平４−６３９２２に開示された技術では、片側のバンクにおける可変バルブタイミング機構に異常が発生した場合、正常な側の可変バルブタイミング機構の制御状態を、異常側の可変バルブタイミング機構の制御状態に合わせるようにしている。かかる技術によれば、左右バンク間でトルク変動が発生するのが抑制される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術では、可変バルブタイミング機構が遅角側異常（バルブタイミングが遅角側で固着してしまう異常）である場合はともかく、進角側異常の場合には、次のような問題があった。すなわち、進角側異常の場合、当該バンクのバルブオーバーラップ量は大きくなり、排気の吹き返し量（内部ＥＧＲ量）が多い。そのため、低回転数、低負荷時には、失火が起こりやすい。
【０００７】
このような状況下において、正常な側の可変バルブタイミング機構も進角側に制御してしまうと、なおさら失火の問題が生じやすい。そして、実際に失火が発生してしまった場合には、排気通路に設けられた触媒の温度上昇等の不具合を招いてしまうおそれがあった。
【０００８】
本発明は前述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、複数の気筒群を備え、各気筒群毎に可変バルブタイミング機構を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置において、可変バルブタイミング機構の進角側異常に起因する失火、触媒温度上昇等の不具合を防止することのできる内燃機関のバルブタイミング制御装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明においては、内燃機関のクランクシャフトに同期して所定のタイミングで駆動されて燃焼室に通じる吸気通路を開閉する吸気バルブについて、そのバルブタイミングの変更を行う可変バルブタイミング機構を有する気筒群を複数備えるとともに、前記可変バルブタイミング機構を駆動するアクチュエータと、前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、この運転状態検出手段の検出結果に基づく前記アクチュエータの制御を通じて前記各気筒群の可変バルブタイミング機構を各別に制御するバルブタイミング制御手段とを備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置において、前記各気筒群の可変バルブタイミング機構の進角側異常を判断する異常判断手段と、この異常判断手段により前記各気筒群の可変バルブタイミング機構のうち少なくとも１つの可変バルブタイミング機構が進角側異常と判断されたとき、当該異常と判断された可変バルブタイミング機構を有する気筒群におけるインジェクタの燃料噴射を禁止する燃焼禁止制御手段と、前記異常判断手段により前記各気筒群の可変バルブタイミング機構のうち少なくとも１つの可変バルブタイミング機構が進角側異常と判断されたとき、前記アクチュエータの制御を通じて、異常と判断されていない可変バルブタイミング機構を遅角側に制御する遅角制御手段とを備えることをその要旨としている。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、前記遅角制御手段は、前記異常と判断されていない可変バルブタイミング機構を最遅角側に固定制御するものであることをその要旨としている。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、前記異常判断手段により前記各気筒群の可変バルブタイミング機構のうち少なくとも１つの可変バルブタイミング機構が進角側異常と判断されたとき、当該異常と判断された可変バルブタイミング機構を有する気筒群における点火を禁止する点火禁止制御手段を備えることをその要旨としている。
また、請求項４に記載の発明では、請求項１〜３のいずれかに記載のバルブタイミング制御装置において、前記異常判断手段により前記各気筒群の可変バルブタイミング機構のうち少なくとも１つの可変バルブタイミング機構が進角側異常と判断されたとき、前記インジェクタの燃料噴射の禁止とは別の処理であるフューエルカットを実行するか否かを判断するための基準となるエンジン回転数について、この基準のエンジン回転数を前記フューエルカットの実行領域が拡大される方向にシフトさせる基準回転数変更制御手段を備えることをその要旨としている。
また、請求項５に記載の発明では、請求項１〜４のいずれかに記載のバルブタイミング制御装置において、前記異常判断手段により前記各気筒群の可変バルブタイミング機構のうち少なくとも１つの可変バルブタイミング機構が進角側異常と判断されたとき、前記インジェクタの燃料噴射の禁止とは別の処理であるフューエルカットを実行するか否かを判断するための基準となる吸入空気量について、この基準の吸入空気量を前記フューエルカットの実行領域が拡大される方向にシフトさせる基準吸気量変更制御手段を備えることをその要旨としている。
また、請求項６に記載の発明では、請求項１〜５のいずれかに記載のバルブタイミング制御装置において、前記異常判断手段により前記各気筒群の可変バルブタイミング機構のうち少なくとも１つの可変バルブタイミング機構が進角側異常と判断されたとき、空燃比の学習制御を禁止する空燃比学習禁止制御手段を備えることをその要旨としている。
また、請求項７に記載の発明では、請求項１〜６のいずれかに記載のバルブタイミング制御装置において、前記異常判断手段により前記各気筒群の可変バルブタイミング機構のうち少なくとも１つの可変バルブタイミング機構が進角側異常と判断されたとき、アイドル回転数制御においてアイドルアップを強制的に実行させるアイドルアップ強制制御手段を備えることをその要旨としている。
また、請求項８に記載の発明では、請求項１〜７のいずれかに記載のバルブタイミング制御装置において、前記異常判断手段により前記各気筒群の可変バルブタイミング機構のうち少なくとも１つの可変バルブタイミング機構が進角側異常と判断されたとき、アイドル回転数制御におけるフィードバック制御を禁止するフィードバック禁止制御手段を備えることをその要旨としている。
【００１２】
（作用）
請求項１に記載の発明によれば、吸気バルブは、内燃機関のクランクシャフトに同期して所定のタイミングで駆動されて燃焼室に通じる吸気通路を開閉する。内燃機関は複数の気筒群を有し、各気筒群は可変バルブタイミング機構を有する。可変バルブタイミング機構は、アクチュエータにより駆動されて吸気バルブのバルブタイミングを変更する。
【００１３】
また、運転状態検出手段により内燃機関の運転状態が検出され、その検出結果に基づき、バルブタイミング制御手段によりアクチュエータが制御されて各可変バルブタイミング機構が制御される。
【００１４】
また、異常判断手段により、各可変バルブタイミング機構の異常が判断される。そして、少なくとも１つの可変バルブタイミング機構が進角側異常と判断されたとき、燃焼禁止制御手段により、当該異常と判断された可変バルブタイミング機構を有する気筒群におけるインジェクタの燃料噴射が禁止される。これにより、当該気筒群における失火の発生が未然に防止される。
さらに、異常判断手段により少なくとも１つの可変バルブタイミング機構が異常と判断されたとき、遅角制御手段により、正常側の可変バルブタイミング機構が遅角側に制御される。これにより、正常側の気筒群におけるバルブオーバーラップ量が小さくなるため、失火やエンストの発生が抑制される。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明によれば、異常と判断されていない可変バルブタイミング機構が最遅角側に固定制御される。これにより、失火やエンストの発生がより確実に抑制される。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明では、少なくとも１つの可変バルブタイミング機構が進角側異常と判断されたとき、点火禁止制御手段により、当該異常と判断された可変バルブタイミング機構を有する気筒群における点火が禁止される。これにより、当該気筒群における失火の発生が未然に防止される。
また、請求項４に記載の発明では、少なくとも１つの可変バルブタイミング機構が進角側異常と判断されたとき、基準回転数変更制御手段により、フューエルカットの実行領域が拡大される方向に基準のエンジン回転数がシフトさせられる。これにより、可変バルブタイミング機構の進角側異常の発生時にフューエルカットが実行されやすくなるため、例えば触媒コンバータを有する内燃機関において、未燃燃料が触媒コンバータ内で燃焼することに起因する同コンバータの過熱をまねくことが抑制される。
また、請求項５に記載の発明では、少なくとも１つの可変バルブタイミング機構が進角側異常と判断されたとき、基準吸気量変更制御手段により、フューエルカットの実行領域が拡大される方向に基準の吸入空気量がシフトさせられる。これにより、可変バルブタイミング機構の進角側異常の発生時にフューエルカットが実行されやすくなるため、例えば触媒コンバータを有する内燃機関において、未燃燃料が触媒コンバータ内で燃焼することに起因する同コンバータの過熱をまねくことが抑制される。
また、請求項６に記載の発明では、少なくとも１つの可変バルブタイミング機構が進角側異常と判断されたとき、空燃比学習禁止制御手段により、空燃比の学習制御が禁止される。これにより、可変バルブタイミング機構の異常時に学習制御が実行されることに起因する不具合の発生が防止される。
また、請求項７に記載の発明では、少なくとも１つの可変バルブタイミング機構が進角側異常と判断されたとき、アイドルアップ強制制御手段により、アイドル回転数制御においてアイドルアップが強制的に実行させられる。これにより、可変バルブタイミング機構の異常に起因するエンストの発生が防止される。
また、請求項８に記載の発明では、少なくとも１つの可変バルブタイミング機構が進角側異常と判断されたとき、フィードバック禁止制御手段により、アイドル回転数制御におけるフィードバック制御が禁止される。これにより、可変バルブタイミング機構の異常時にフィードバック制御が実行されることに起因する学習制御についての不具合の発生が防止される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をＶ型エンジンのバルブタイミング制御装置に具体化した一実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
先ず、本実施の形態に係るバルブタイミング制御装置ＶＣの構成について図１及び図２を参照して説明する。ここに、図１は本実施の形態が適用されるガソリンエンジンシステムを示す概略構成図である。
【００１９】
内燃機関としてのエンジン１０は、複数のシリンダが図面を垂直方向に見てＶ字状に形成されているシリンダブロック１１と、シリンダブロック１１の上部にそれぞれ連結される左側シリンダヘッド１２Ｌ、右側シリンダヘッド１２Ｒとを備え、左側気筒群ＬＳと右側気筒群ＲＳを形成している。また、エンジン１０は、シリンダブロック１１の各シリンダ内を略上下方向に往復移動するピストン１３を備え、各ピストン１３の下端部にはクランクシャフト１４が連結されており、各ピストン１３が上下動することによりクランクシャフト１４が回転させられる。
【００２０】
また、クランクシャフト１４の近傍には、クランク角センサ４０が配設されており、クランク角センサ４０は、クランクシャフト１４に連結されている磁性体ロータ（図示しない）と、電磁ピックアップ（図示しない）とから構成されている。ここで、ロータの外周には等角度毎に歯が形成されており、当該歯が電磁ピックアップの前方を通過する毎にパルス状のクランク角度信号が発生する。
【００２１】
さらに、後述する気筒判別センサ４２による基準位置信号の発生後に、クランク角センサ４０からのクランク角度信号の発生数を計測することで、ＥＣＵ７０（後述する）にてクランクシャフト１４の回転速度（エンジン回転数ＮＥ）が算出される。
【００２２】
各シリンダブロック１１、及び両シリンダヘッド１２Ｌ、１２Ｒの内壁と、ピストン１３の頂部とによって区画形成された空間は、混合気を燃焼させるための燃焼室１５として機能し、両シリンダヘッド１２Ｌ、１２Ｒの頂部には、混合気に点火するための点火プラグ１６が、燃焼室１５に突出するように配設されている。また、両シリンダヘッド１２Ｌ、１２Ｒの両排気側カムシャフト３３Ｌ、３３Ｒ近傍には、それぞれディストリビュータ１８が配設されており、各ディストリビュータ１８には、両排気側カムシャフト３３Ｌ、３３Ｒの回転に伴い、所定の割合で発生する基準位置信号を検出するための気筒判別センサ４２が配設されている。かかる基準位置信号は、クランクシャフト１４の基準位置の検出、気筒の判別に用いられる。
【００２３】
そして、各点火プラグ１６は、プラグコード等（図示しない）を介してディストリビュータ１８に接続されており、ＥＣＵ７０（後述する）からの点火信号に基づきイグナイタ１９から出力された高電圧は、各ディストリビュータ１８によって、クランク角度に同期して各点火プラグ１６に分配される。
【００２４】
また、シリンダブロック１１には、冷却水通路を流れる冷却水の温度（冷却水温度）ＴＨＷを検出するための水温センサ４３が配設されている。さらに、両シリンダヘッド１２Ｌ、１２Ｒは、それぞれ吸気ポート２２、及び排気ポート３２を有しており、各吸気ポート２２には吸気通路２０が接続されており、各排気ポート３２には排気通路３０が接続されている。また、シリンダヘッド１２の各吸気ポート２２には、吸気バルブ２１が配設され、各排気ポート３２には排気バルブ３１が配設されている。
【００２５】
そして、左側気筒群ＬＳの各吸気バルブ２１の上方には、吸気バルブ２１を開閉駆動するための左側吸気側カムシャフト２３Ｌが配置され、右側気筒群ＲＳの各吸気バルブ２１の上方には、吸気バルブ２１を開閉駆動するための右側吸気側カムシャフト２３Ｒが配置されている。また、左側気筒群ＬＳの各排気バルブ３１の上方には、排気バルブ３１を開閉駆動するための左側排気側カムシャフト３３Ｌが配置され、右側気筒群ＲＳの各排気バルブ３１の上方には、排気バルブ３１を開閉駆動するための右側排気側カムシャフト３３Ｒが配置されている。
【００２６】
さらに、両吸気側カムシャフト２３Ｌ、２３Ｒの一端には、それぞれ吸気側タイミングプーリ２７が装着されており、両排気側カムシャフト３３Ｌ、３３Ｒの一端には、それぞれ排気側タイミングプーリ３４が装着されている。そして、各タイミングプーリ２７、３４は、タイミングベルト３５を介して、クランクシャフト１４に連結されている。
【００２７】
したがって、エンジン１０の作動時には、クランクシャフト１４からタイミングベルト３５及び各タイミングプーリ２７、３４を介して各カムシャフト２３Ｌ、１２Ｒ、３３Ｌ、３３Ｒに回転駆動力が伝達され、各カムシャフト２３Ｌ、１２Ｒ、３３Ｌ、３３Ｒが回転することにより、各吸気バルブ２１、及び各排気バルブ３１が開閉駆動される。これら各バルブ２１、３１は、クランクシャフト１４の回転及びピストン１３の上下動に同期して、すなわち、吸気行程、圧縮行程、爆発・膨張行程、及び排気行程よりなるエンジン１０における一連の４行程に同期して、所定の開閉タイミングで駆動される。
【００２８】
さらに、両吸気側カムシャフト２３Ｌ、２３Ｒの近傍には、それぞれカム角センサ４４Ｌ、４４Ｒが配設されており、各カム角センサ４４Ｌ、４４Ｒは、両吸気側カムシャフト２３Ｌ、２３Ｒに連結された磁性体ロータ（図示しない）と電磁ピックアップ（図示しない）とから構成されている。また、磁性体ロータの外周には、複数の歯が等角度毎に形成され、例えば、所定気筒の圧縮ＴＤＣの前、ＢＴＤＣ９０°〜３０°の間に、吸気側カムシャフト２３の回転にともなうパルス状のカム角度信号（変位タイミング信号）が検出されるようになっている。
【００２９】
また、本実施の形態におけるガソリンエンジンシステムでは、吸気バルブ２１の開閉タイミングを変更してバルブオーバラップ量の変更を実現するため、左側気筒群ＬＳ、右側気筒群ＲＳの吸気側タイミングプーリ２７にそれぞれ、油圧により駆動される可変バルブタイミング機構５０Ｌ、５０Ｒ（以下「ＶＶＴ」という。）が配設されている。このＶＶＴ５０Ｌ、５０Ｒは、クランクシャフト１４（吸気側タイミングプーリ２７）の回転に対する両吸気側カムシャフト２３Ｌ、２３Ｒの変位角度を変化させることにより、吸気バルブ２１のバルブタイミングを連続的に変更させるための機構である。
【００３０】
そして、両ＶＶＴ５０Ｌ、５０Ｒには、それぞれ対応するオイルコントロールバルブ８０Ｌ、８０Ｒ（以下「ＯＣＶ」という。）、オイルポンプ６４Ｌ、６４Ｒ、オイルフィルタ６６Ｌ、６６Ｒが接続されている。本実施の形態では、ＯＣＶ８０Ｌ、８０Ｒ、オイルポンプ６４Ｌ、６４Ｒ等によりアクチュエータが構成されている。
【００３１】
吸気通路２０の空気取り入れ側には、エアクリーナ２４が接続されており、吸気通路２０の途中には、アクセルペダル（図示しない）に連動して開閉駆動されるスロットルバルブ２６が配設されている。そして、かかるアクセルペダルが開閉されることにより、吸入空気量が調整される。
【００３２】
そして、スロットルバルブ２６の近傍には、スロットル開度ＴＡを検出するスロットルセンサ４５が配設されている。さらに、スロットルバルブ２６の下流側には、吸気脈動を抑制するためのサージタンク２５が形成されている。そして、サージタンク２５には、サージタンク２５内における吸気圧力ＰＭを検出する吸気圧力センサ４６が配設されている。また、各シリンダの吸気ポート２２の近傍には、燃焼室１５へ燃料を供給するためのインジェクタ１７が配設されている。各インジェクタ１７は、通電により開弁される電磁弁であり、各インジェクタ１７には、燃料ポンプ（図示しない）から圧送される燃料が供給される。
【００３３】
したがって、エンジン１０の作動時には、吸気通路２０には、エアクリーナ２４によって濾過された空気が取り込まれ、その空気の取り込みと同時に各インジェクタ１７から各吸気ポート２２に向けて燃料が噴射される。この結果、吸気ポート２２では混合気が生成され、混合気は、吸入行程において開弁される吸気バルブ２１の開弁にともなって、燃焼室１５内に吸入される。
【００３４】
そして、燃焼室１５における燃焼により発生した排ガスは、排気通路３０に配設された触媒コンバータ２８を通って、大気中に排出される。
なお、本実施の形態では、スロットルバルブ２６の上流側と下流側とを連通するようにして、バイパス通路９１が設けられている。また、該バイパス通路９１の途中にアイドルスピードコントロールバルブ（ＩＳＣＶ）９２が設けられている。そして、アイドリング時においては、当該ＩＳＣＶ９２の開度が調整されることにより、バイパス通路９１を流れる吸入空気量が制御され、これにより、アイドング時のエンジン回転数（アイドル回転数）が制御されるようになっている。
【００３５】
次に、ＶＶＴ５０Ｌ、５０Ｒのシステム構成について、図２を参照して説明する。なお、説明の便宜上、図２には左側気筒群ＬＳにおけるＶＶＴ５０Ｌと、右側気筒群ＲＳにおけるＶＶＴ５０Ｒとを区別することなく、単にＶＶＴ５０が配設された吸気側カムシャフト２３近傍の断面、及びＶＶＴ５０の制御システム全体を示すものとする。
【００３６】
ＶＶＴ５０の制御システムは、ＶＶＴ５０、ＶＶＴ５０に対して駆動力を印加するＯＣＶ８０、カム角度信号を検出するカム角センサ４４、カム角センサ４４等の各種センサからの入力信号に基づいてＯＣＶ８０を駆動制御するＥＣＵ７０を備えている。
【００３７】
ＶＶＴ５０は、吸気側カムシャフト２３と吸気側タイミングプーリ２７との間に配設されており、吸気側カムシャフト２３は、シリンダヘッド１２、及びベアリングキャップ５１間において回転自在に支持されている。吸気側カムシャフト２３の先端部近傍には、吸気側タイミングプーリ２７が相対回動可能に装着されており、また、吸気側カムシャフト２３の先端には、インナキャップ５２が中空ボルト５３及びピン５４により一体回転可能に取着されている。
【００３８】
吸気側タイミングプーリ２７には、キャップ５５を有するハウジング５６がボルト５７及び、ピン５８により一体回転可能に取着されており、このハウジング５６によって、吸気側カムシャフト２３の先端、及びインナキャップ５２の全体が覆われている。また、吸気側タイミングプーリ２７の外周には、タイミングベルト３５を掛装するための外歯２７ａが多数形成されている。
【００３９】
吸気側カムシャフト２３、及び吸気側タイミングプーリ２７は、ハウジング５６、及びインナキャップ５２間に介在されたリングギヤ５９によって連結されている。リングギヤ５９は、略円環形状をなし、吸気側タイミングプーリ２７、ハウジング５６、及びインナキャップ５２によって囲まれた空間Ｓ内において、吸気側カムシャフト２３の軸方向へ往復動自在に収容されている。また、リングギヤ５９の内外周には多数の歯５９ａ、５９ｂが形成されている。
【００４０】
これに対応して、インナキャップ５２の外周、及びハウジング５６の内周には、多数の歯５２ａ、５６ｂが形成されている。これらの歯５９ａ、５９ｂ、５２ａ、５６ｂはいずれも、その歯すじが吸気側カムシャフト２３の軸線に対して所定角度で交差するヘリカル歯となっている。すなわち、歯５２ａと歯５９ａとが互いに噛合し、歯５６ｂと歯５９ｂとが互いに噛合している、ヘリカルスプラインを構成している。
【００４１】
そして、これらの噛合によって、吸気側タイミングプーリ２７の回転は、ハウジング５６、及びインナキャップ５２を介して、吸気側カムシャフト２３に伝達される。また、各歯５９ａ、５９ｂ、５２ａ、５６ｂがヘリカル歯であることから、リングギヤ５９が吸気側カムシャフト２３の軸方向に移動すると、インナキャップ５２、及びハウジング５６に捻り力が付与され、吸気側カムシャフト２３が吸気側タイミングプーリ２７に対して相対移動する。
【００４２】
空間Ｓには、リングギヤ５９を軸方向へ移動させるために、リングギヤ５９の先端側に第１油圧室６０を有し、リングギヤ５９の基端側に第２油圧室６１を有している。そして、ベアリングキャップ５１は、第１油圧供給孔５１ａ、及び第２油圧供給孔５１ｂを有している。また、吸気側カムシャフト２３内部には、第１油圧供給孔５１ａと第１油圧室６０とを連通する第１油圧供給路６２、及び第２油圧供給孔５１ｂと第２油圧室６１とを連通する第２油圧供給路６３とが形成されている。
【００４３】
そして、各油圧供給孔５１ａ、５１ｂには、油圧ポンプ６４によってオイルパン６５から吸い上げられた潤滑油が、所定の圧力をもってオイルフィルタ６６を介して供給される。また、各油圧供給路６０、６１を介して各油圧室６０、６１へ選択的に油圧を供給するために、各油圧供給孔５１ａ、５１ｂには、ＯＣＶ８０が接続されている。
【００４４】
このＯＣＶ８０は、電磁式アクチュエータ８１、及びコイルスプリング８２によって駆動されるプランジャ８３が、スプール８４を軸方向に往復移動させることにより潤滑油の流れ方向を切り替える４ポート方向制御弁である。そして、電磁式アクチュエータ８１が、デューティ制御されることによってその開度が調整され、各油圧室６０、６１に供給する油圧の大きさが調整される。
【００４５】
ＯＣＶ８０のケーシング８５は、タンクポート８５ｔ、Ａポート８５ａ、Ｂポート８５ｂ、及びリザーバポート８５ｒを有している。そして、タンクポート８５ｔは、油圧ポンプ６４を介してオイルパン６５と接続されており、Ａポート８５ａは、第１油圧供給孔５１ａと、Ｂポート８５ｂは、第２油圧供給孔５１ｂと接続されている。また、リザーバポート８５ｒは、オイルパン６５と連通されている。
【００４６】
スプール８４は、円柱状の弁体であり、２つのポート間における潤滑油の流れを封止する４つのランド８４ａと、２つのポート間を連通し、潤滑油の流れを許容するパセージ８４ｂ、２つのパセージ８４ｃとを有している。
【００４７】
これらの構成を備えるＶＶＴ５０では、ＯＣＶ８０が駆動制御され、スプール８４が図面左方に移動された場合には、パセージ８４ｂはタンクポート８５ｔとＡポート８５ａとを連通し、第１油圧供給孔５１ａに潤滑油が供給される。そして、第１油圧供給孔５１ａに供給された潤滑油は、第１油圧供給路６２を介して第１油圧室６０に供給され、リングギヤ５９の先端側に油圧が印加される。
【００４８】
これと同時に、パセージ８４ｃは、Ｂポート８５ｂとリザーバポート８５ｒとを連通し、第２油圧室６１内の潤滑油は、第２油圧供給路６３、第２油圧供給孔５１ｂ、及びＯＣＶ８０のＢポート８５ｂ、リザーバポート８５ｒを介して、オイルパン６５に排出される。
【００４９】
したがって、リングギヤ５９は、先端側に印加された油圧によって基端側（図面右方）に回動しながら移動され、インナキャップ５２を介して吸気側カムシャフト２３に捻りが付与される。この結果、吸気側タイミングプーリ２７（クランクシャフト１４）に対する吸気側カムシャフト２３の回転位相（変位角度）が変更（変位）され、吸気側カムシャフト２３は最遅角変位角度から最進角変位角度に向けて変位し、吸気バルブ２１の開弁タイミングが進角される。
【００５０】
こうして開弁タイミングが進角された吸気バルブ２１は、排気バルブ３１が開弁している間に開弁されることとなり、吸気バルブ２１と排気バルブ３１とが同時に開弁するバルブオーバラップ期間が増大する。なお、リングギヤ５９の基端側への移動は、リングギヤ５９が吸気側タイミングプーリ２７と当接することによって規制され、リングギヤ５９が吸気側タイミングプーリ２７と当接して停止した際に、吸気バルブ２１の開弁タイミングが最も早くなる。
【００５１】
一方、ＯＣＶ８０が駆動制御され、スプール８４が図面右方に移動された場合には、パセージ８４ｂはタンクポート８５ｔとＢポート８５ｂとを連通し、第２油圧供給孔５１ｂに潤滑油が供給される。そして、第２油圧供給孔５１ｂに供給された潤滑油は、第２油圧供給路６３を介して第２油圧室６１に供給され、リングギヤ５９の基端側に油圧が印加される。
【００５２】
これと同時に、パセージ８４ｃは、Ａポート８５ａとリザーバポート８５ｒとを連通し、第１油圧室６０内の潤滑油は、第１油圧供給路６２、第１油圧供給孔５１ａ、及びＯＣＶ８０のＡポート８５ａ、リザーバポート８５ｒを介して、オイルパン６５に排出される。
【００５３】
したがって、リングギヤ５９は、基端側に印加された油圧によって先端側（図面左方）に回動しながら移動され、インナキャップ５２を介して吸気側カムシャフト２３に逆向きの捻りが付与される。この結果、吸気側タイミングプーリ２７（クランクシャフト１４）に対する吸気側カムシャフト２３の回転位相（変位角度）が変更（変位）され、吸気側カムシャフト２３は最進角変位角度から最遅角変位角度に向けて変位し、吸気バルブ２１の開弁タイミングが遅角される。
【００５４】
こうして、吸気バルブ２１の開弁タイミングが遅角されることにより、吸気バルブ２１と排気バルブ３１とが同時に開弁するバルブオーバラップ期間が短縮、あるいは、ゼロとされる。なお、リングギヤ５９の先端側への移動は、リングギヤ５９がハウジング５６と当接することによって規制され、リングギヤ５９がハウジング５６と当接して停止した際に、吸気バルブ２１の開弁タイミングが最も遅くなる（最遅角）。
【００５５】
上記ＶＶＴ５０により変更される吸気バルブ２１のバルブタイミングは、カム角センサ４４から出力されるカム角度信号（変位タイミング信号）と、クランク角センサ４０から出力されるクランク角度信号（基準タイミング信号）とに基づいて算出される。
【００５６】
すなわち、例えば、ＥＣＵ７０に変位タイミング信号が入力された後、最初に入力されたクランク角度信号を基準タイミング信号と認識し、変位タイミング信号が入力されてから、基準タイミング信号が入力されるまでに要する時間を、エンジン回転数ＮＥを用いて計測する。そして、その時間を既知の時間とクランク角度の関係を用い変位角度に換算することによって、クランクシャフト１４に対する吸気側カムシャフト２３の実変位角度ＶＴＢが算出されるのである。
【００５７】
続いて、本実施の形態に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置の制御系について図３に示す制御ブロック図を参照して説明する。
内燃機関のバルブタイミング制御装置ＶＣの制御系は、電子制御装置７０（以下、単に「ＥＣＵ」という。）を核として構成されている。本実施の形態では、このＥＣＵ７０によって、バルブタイミング制御手段、異常判断手段、燃焼禁止制御手段、遅角制御手段等が構成されている。
【００５８】
ＥＣＵ７０は、両ＶＶＴ５０Ｌ、５０Ｒのフィードバック制御やフェイル時制御等の各種制御プログラムや、各種条件に対応した両吸気側カムシャフト２３Ｌ、２３Ｒに共通の目標変位角度ＶＴＴを算出するためのマップを格納したＲＯＭ７１を有している。また、ＥＣＵ７０は、ＲＯＭ７１に格納された制御プログラムに基づいて演算処理を実行するＣＰＵ７２、ＣＰＵ７２での演算結果、各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するＲＡＭ７３、ＲＡＭ７３に格納された各種データを電源供給停止時に保持するためのバックアップＲＡＭ７４を有している。
【００５９】
そして、ＣＰＵ７２、ＲＯＭ７１、ＲＡＭ７３、及びバックアップＲＡＭ７４は、双方向バス７５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７６、及び出力インターフェース７７と接続されている。
【００６０】
入力インターフェース７６には、クランク角センサ４０、気筒判別センサ４２、水温センサ４３、右側カム角センサ４４Ｌ、左側カム角センサ４４Ｒスロットルセンサ４５、吸気圧力センサ４６等が接続されている。そして、各センサから出力された信号がアナログ信号である場合には、図示しないＡ／Ｄコンバータによってディジタル信号に変換された後、双方向バス７５に出力される。
【００６１】
また、出力インターフェース７７には、インジェクタ１７、イグナイタ１９、ＯＣＶ８０Ｌ、８０Ｒ、ＩＳＣＶ９２等の外部回路が接続されており、これら外部回路は、ＣＰＵ７２において実行された制御プログラムの演算結果に基づいて作動制御される。なお、本実施の形態ではＶＶＴ５０Ｌに対する制御はＯＣＶ８０Ｌを駆動制御することによって、ＶＶＴ５０Ｒに対する制御はＯＣＶ８０Ｒを駆動制御することによってそれぞれ独立して実行される。
【００６２】
次に、上記構成を備えた本実施の形態に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置ＶＣにおける、ＶＶＴ５０Ｌ，５０Ｒがフェイル（故障）したときの処理動作について説明する。すなわち、図４，５は、ＥＣＵ７０により実行される「ＶＶＴフェイル時制御ルーチン」を示すフローチャートであって、所定クランク角毎の割り込みで実行される。
【００６３】
処理がこのルーチンに移行すると、ＥＣＵ７０はまずステップ１０１において、左側カム角センサ４４Ｌ及び右側カム角センサ４４Ｒから出力されるカム角度信号と、クランク角センサ４０から出力されるクランク角度信号とに基づき、実際のカムシャフト進角値（以下、「左側実進角値ＶＴＢＬ」及び「右側実進角値ＶＴＢＲ」とそれぞれ称する）を読み込む。
【００６４】
また、続くステップ１０２において、ＥＣＵ７０は、各種センサ等からの検出信号に基づき、各種運転状態を示す信号を読み込む。
さらに、次のステップ１０３において、ＥＣＵ７０は、今回読み込んだ各種信号に基づき、現在、フェイル検出条件が成立しているか否かを判断する。ここで、フェイル検出条件が成立していることの判断条件としては、エンジン回転数ＮＥが所定回転数以上であること、冷却水温ＴＨＷが所定水温以上であること等が挙げられる。そして、フェイル検出条件が成立していない場合には、何らの処理をも行うことなくその後の処理を一旦終了する。これに対し、フェイル検出条件が成立している場合には、ステップ１０４へ移行する。
【００６５】
ステップ１０４においては、現在の運転状態に基づき、目標となるカムシャフト進角値（以下、「左側目標進角値ＶＴＴＬ」及び「右側目標進角値ＶＴＴＲ」とそれぞれ称する）をそれぞれ算出する。
【００６６】
次に、今回読み込み、算出した左側実進角値ＶＴＢＬ及び右側実進角値ＶＴＢＲと、左側目標進角値ＶＴＴＬ及び右側目標進角値ＶＴＴＲとの比較をそれぞれ行う。より詳しくは、ステップ１０５においては、左側実進角値ＶＴＢＬ及び右側実進角値ＶＴＢＲの少なくとも一方が、各目標進角値ＶＴＴＬ、ＶＴＴＲに対して、大きく（所定量以上）進角側にずれているか否かを判断する。そして、ステップ１０５において肯定判定された場合には、ステップ１０６において、当該進角側にずれている方のＶＶＴ５０を、進角側フェイルと判断する。その後、後述するステップ１１３へ移行する。
【００６７】
一方、前記ステップ１０５において、否定判定された場合、つまり、左側実進角値ＶＴＢＬ及び右側実進角値ＶＴＢＲの双方とも、進角側に大きくずれていない場合には、ステップ１０７へ移行する。ステップ１０７において、ＥＣＵ７０は、今度は、左側実進角値ＶＴＢＬ及び右側実進角値ＶＴＢＲの少なくとも一方が、各目標進角値ＶＴＴＬ、ＶＴＴＲに対して、大きく（所定量以上）遅角側にずれているか否かを判断する。そして、ステップ１０７において否定判定された場合には、フェイルは発生していないものと判断して、何らの処理をも行うことなくその後の処理を一旦終了する。また、ステップ１０７において肯定判定された場合には、ステップ１０８において、当該遅角側にずれている方のＶＶＴ５０を、遅角側フェイルと判断する。その後、続くステップ１０９へ移行する。
【００６８】
ステップ１０９においては、左側のＶＶＴ５０Ｌが正常であるか否かを判断する。そして、左側のＶＶＴ５０Ｌが正常である場合には、ステップ１１０へ移行し、当該正常なＶＶＴ５０Ｌの左側目標進角値ＶＴＴＬを最遅角側に設定する。そして、ＥＣＵ７０はその後の処理を一旦終了する。これに対し、左側のＶＶＴ５０Ｌが正常でない場合には、ステップ１１１に移行し、右側のＶＶＴ５０Ｒが正常であるか否かを判断する。そして、ステップ１１１において肯定判定された場合には、ステップ１１２へ移行する。ステップ１１２においては、当該正常なＶＶＴ５０Ｒの右側目標進角値ＶＴＴＲを最遅角側に設定する。そして、ＥＣＵ７０はその後の処理を一旦終了する。また、ステップ１１１において否定判定された場合には、左右のＶＶＴ５０Ｌ、５０Ｒが共に遅角側にフェイルしているものとして、何らの処理をも行うことなくその後の処理を一旦終了する。
【００６９】
このように、左右のＶＶＴ５０Ｌ、５０Ｒのうち、いずれか一方が遅角側にフェイルした場合には、正常な側のＶＶＴ５０Ｌ又は５０Ｒが、最遅角側に固定制御される。
【００７０】
さて、上記ステップ１０６において、少なくとも一方のＶＶＴ５０が、進角側フェイルと判断された場合には、図５に示すように、ステップ１１３において、左側のＶＶＴ５０Ｌが正常であるか否かを判断する。そして、左側のＶＶＴ５０Ｌが正常である場合には、ステップ１１４へ移行する。
【００７１】
ステップ１１４において、ＥＣＵ７０は、フェイルが発生している方の右側気筒群ＲＳにおける燃料噴射及び点火をカット（禁止）する。さらに、続くステップ１１５においては、当該正常なＶＶＴ５０Ｌの左側目標進角値ＶＴＴＬを最遅角側に設定する。その後、ステップ１１９へ移行する。
【００７２】
一方、ステップ１１３において否定判定された場合には、ＥＣＵ７０は、ステップ１１６において右側のＶＶＴ５０Ｒが正常であるか否かを判断する。そして、右側のＶＶＴ５０Ｒが正常である場合には、ステップ１１７へ移行する。
【００７３】
ステップ１１７において、ＥＣＵ７０は、フェイルが発生している方の左側気筒群ＬＳにおける燃料噴射及び点火をカット（禁止）する。さらに、続くステップ１１８においては、当該正常なＶＶＴ５０Ｒの右側目標進角値ＶＴＴＲを最遅角側に設定する。その後、上記と同様ステップ１１９へ移行する。
【００７４】
また、ステップ１１６において否定判定された場合には、左右のＶＶＴ５０Ｌ、５０Ｒが共に進角側にフェイルしており、エンスト、触媒コンバータ２８の過熱等を防止する必要があるものと判断してステップ１１９へ移行する。
【００７５】
ステップ１１５，１１６，１１８から移行して、ステップ１１９においては、フューエルカット領域を拡大する。より詳しくは、下り坂走行時等においては、原則としてフューエルカットが実行されるのであるが、このフューエルカットを行うか否かは、そのときどきのエンジン回転数ＮＥや吸入空気量に基づいて判断される。このステップ１１９におけるフューエルカット領域の拡大は、フューエルカットを実行する吸入空気量を高負荷側にシフトさせることを意味する。このように領域を拡大することで、ほんの少しアクセルペダルを踏み込んだ下り坂等においてもフューエルカットが実行される。そのため、未燃ガスが排気通路３０を通過し、触媒コンバータ２８内で燃焼してしまうことによる触媒コンバータ２８の過熱が抑制されることとなる。
【００７６】
また、続くステップ１２０において、ＥＣＵ７０は、空燃比の学習制御を禁止する。これは、ＶＶＴ５０に異常が発生していることに鑑み、異常時の学習結果を制御に反映させないようにするためである。
【００７７】
さらに、続くステップ１２１において、ＥＣＵ７０は、アイドル回転数制御に際し、アイドルアップを強制的に実行する。これは、エンスト等を防止することを意図したものである。
【００７８】
併せて、ステップ１２２において、ＥＣＵ７０は、アイドル回転数制御に際してのフィードバック制御を禁止する。これも、ＶＶＴ５０に異常が発生していることに鑑み、異常時の学習結果を制御に反映させないようにするためである。そして、ＥＣＵ７０は、その後の処理を一旦終了する。
【００７９】
このように、左右のＶＶＴ５０Ｌ、５０Ｒのうち、いずれか一方が進角側にフェイルした場合には、フェイルした側の気筒群ＬＳ、ＲＳにおける燃料噴射及び点火がカットされる。また、これとともに、正常なＶＶＴ５０の目標進角値ＶＴＴＬ又はＶＴＴＲが最遅角側に設定される。さらに、左右のＶＶＴ５０Ｌ、５０Ｒのうち、いずれか一方、或いは双方が進角側にフェイルした場合には、エンスト、触媒コンバータ２８の過熱等を防止する制御が実行される（ステップ１１９〜ステップ１２２）。
【００８０】
次に、本実施の形態の作用及び効果について説明する。
・本実施の形態では、左右のＶＶＴ５０Ｌ、５０Ｒのうち、いずれか一方が進角側にフェイルした場合には、フェイルした側の気筒群ＬＳ、ＲＳにおける燃料噴射及び点火がカットされる。このため、当該気筒群ＬＳ、ＲＳにおける失火は未然に防止されることになる。その結果、ＶＶＴ５０Ｌ又は５０Ｒの進角側フェイルに起因する失火、エンストを確実に防止することができ、もって失火に起因する、触媒コンバータ２８の過熱等の不具合を防止することができる。
【００８１】
・また、本実施の形態によれば、フェイルした側の気筒群ＬＳ、ＲＳにおける燃料噴射及び点火がカットされるとともに、正常なＶＶＴ５０Ｌ又は５０Ｒの目標進角値ＶＴＴＬ又はＶＴＴＲが最遅角側に設定される。このため、正常側の気筒群ＬＳ、ＲＳにおけるバルブオーバーラップ量は小さくなる。そのため、失火やエンストがより一層抑制されることとなる。
【００８２】
・さらに、本実施の形態によれば、左右のＶＶＴ５０Ｌ、５０Ｒのうち、いずれか一方が遅角側にフェイルした場合には、正常な側のＶＶＴ５０Ｌ又は５０Ｒが、最遅角側に固定制御される。そのため、左右の気筒群ＬＳ、ＲＳ間においてトルク変動が発生しにくいものとなる。
【００８３】
・併せて、本実施の形態では、左右のＶＶＴ５０Ｌ、５０Ｒのうち、いずれか一方、或いは双方が進角側にフェイルした場合には、エンスト、触媒コンバータ２８の過熱等を防止する制御が実行される（ステップ１１９〜ステップ１２２）。その結果、上記作用効果がより一層確実に奏されることとなり、また、誤学習による不具合を防止することもできる。
尚、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で構成の一部を適宜に変更して次のように実施することもできる。
【００８４】
（１）上記実施の形態では、内燃機関として、Ｖ型エンジン１０を採用する場合に本発明を具体化するようにしたが、複数の気筒群を有するものであれば、水平対向エンジン等いかなるタイプのエンジンにも具体化できる。また、ガソリンエンジンのみならず、ディーゼルエンジンにも具体化できる。
【００８５】
（２）上記実施の形態では、左右のＶＶＴ５０Ｌ、５０Ｒのうち、いずれか一方が遅角側又は遅角側にフェイルした場合には、正常な側のＶＶＴ５０Ｌ又は５０Ｒを、最遅角側に固定制御するようにしたが、必ずしも最遅角側に固定する必要はない。すなわち、所定量だけ遅角側に制御するようにしてもよい。
【００８６】
（３）上記実施の形態におけるステップ１１９〜ステップ１２２のいずれかの処理を省略するようにしてもよい。
（４）上記実施の形態では、可変バルブタイミング機構として、リングギヤ５９が移動するタイプのＶＶＴ５０を採用したが、その外のタイプのＶＶＴ（例えばベーン式のＶＶＴ）を採用してもよい。
【００８７】
また、ＯＣＶ８０に代えて、他のアクチュエータを用いてもよい。
（５）上記実施の形態では、フェイルした側の気筒群ＬＳ、ＲＳにおける燃料噴射及び点火をカットするようにしたが、燃料噴射のみをカットするようにしてもよい。
【００８８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、複数の気筒群を備え、各気筒群毎に可変バルブタイミング機構を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置において、可変バルブタイミング機構の進角側異常に起因する失火、触媒温度上昇等の不具合を防止することができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施の形態におけるガソリンエンジンシステムの概略構成を示すシステム構成図。
【図２】可変バルブタイミング機構システムの概略構成図。
【図３】ＥＣＵの電気的構成を示す制御ブロック図。
【図４】ＥＣＵにより実行される「ＶＶＴフェイル時制御ルーチン」を示すフローチャート。
【図５】図４の続きを示す図であって、「ＶＶＴフェイル時制御ルーチン」を示すフローチャート。
【符号の説明】
１０…エンジン、１４…クランクシャフト、１５…燃焼室、２０…吸気通路、２１…吸気バルブ、２３Ｌ…左側吸気側カムシャフト、２３Ｒ…右側吸気側カムシャフト、４０…クランク角センサ、４１…エンジン回転数センサ、４２…気筒判別センサ、４３…水温センサ、４４Ｌ，４４Ｒ…カム角センサ、４５…スロットルセンサ、４６…吸気圧力センサ、５０Ｌ…左側のＶＶＴ、５０Ｒ…右側のＶＶＴ、７０…バルブタイミング制御手段、異常判断手段、燃焼禁止制御手段、遅角制御手段等を構成するＥＣＵ、７１…ＲＯＭ、７３…ＲＡＭ、８０Ｌ…アクチュエータを構成する左側オイルコントロールバルブ（ＯＣＶ）、８０Ｒ…アクチュエータを構成する右側ＯＣＶ、ＬＳ…左側気筒群、ＲＳ…右側気筒群、ＶＣ…内燃機関のバルブタイミング制御装置。
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばＶ型エンジンの如く、複数の気筒群を備えた内燃機関において、各気筒群毎にバルブタイミングを変更する可変バルブタイミング機構を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、エンジンの運転状態に応じて、吸気バルブ又は排気バルブのうち少なくとも一方のバルブ開弁タイミング（バルブタイミング）を変更させる可変バルブタイミング機構が実用化されている。この可変バルブタイミング機構によれば、吸気バルブと排気バルブとが同時に開弁している期間（バルブオーバラップ期間）を任意の期間とすることができるので、燃焼室内における燃焼効率を向上させることができる。
【０００３】
かかる可変バルブタイミング機構においては、例えば、オイルコントロールバルブにより油圧を制御し、クランクシャフトに対する吸気側カムシャフト（または排気側カムシャフト）の回転位相（変位角度）を目標変位角度に向けて変位させることで、バルブタイミングが変更される。そして、複数の気筒群（バンク）を備え、１つのクランクシャフトに対して複数の吸気側カムシャフト（または排気側カムシャフト）を備えるＶ型エンジンの如きエンジンでは、吸気側カムシャフトの本数に対応した可変バルブタイミング機構が各バンク毎に備えられている。
【０００４】
ところで、このような技術において、片側のバンクの可変バルブタイミング機構に異常が発生した場合、吸気効率の面から左右各バンクの吸入空気量に偏りが生じることとなる。しかし、燃料噴射量の算出に際しパラメータの１つとして採用される吸入空気量は、例えばエアフローメータ等のセンサ（場合によっては吸気圧センサ等）により検出されるが、この種のセンサは、各バンクの吸気ポートよりもはるか上流側に設けられている。つまり、センサの検出結果たる吸入空気量は、左右均等に空気が流れることを前提として演算に用いられる。そのため、上記の如く実際に吸入空気量に偏りが生じてしまったとしても、それが考慮されずに、各バンクに対し均等に空気が流れたものとして演算が実行されてしまう。そのため、あるバンクにとっては、適性な噴射量が得られず、また、左右バンク間でのトルク変動等が生じるおそれがあった。
【０００５】
これに対し、特開平４−６３９２２に開示された技術では、片側のバンクにおける可変バルブタイミング機構に異常が発生した場合、正常な側の可変バルブタイミング機構の制御状態を、異常側の可変バルブタイミング機構の制御状態に合わせるようにしている。かかる技術によれば、左右バンク間でトルク変動が発生するのが抑制される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術では、可変バルブタイミング機構が遅角側異常（バルブタイミングが遅角側で固着してしまう異常）である場合はともかく、進角側異常の場合には、次のような問題があった。すなわち、進角側異常の場合、当該バンクのバルブオーバーラップ量は大きくなり、排気の吹き返し量（内部ＥＧＲ量）が多い。そのため、低回転数、低負荷時には、失火が起こりやすい。
【０００７】
このような状況下において、正常な側の可変バルブタイミング機構も進角側に制御してしまうと、なおさら失火の問題が生じやすい。そして、実際に失火が発生してしまった場合には、排気通路に設けられた触媒の温度上昇等の不具合を招いてしまうおそれがあった。
【０００８】
本発明は前述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、複数の気筒群を備え、各気筒群毎に可変バルブタイミング機構を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置において、可変バルブタイミング機構の進角側異常に起因する失火、触媒温度上昇等の不具合を防止することのできる内燃機関のバルブタイミング制御装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明においては、内燃機関のクランクシャフトに同期して所定のタイミングで駆動されて燃焼室に通じる吸気通路を開閉する吸気バルブについて、そのバルブタイミングの変更を行う可変バルブタイミング機構を有する気筒群を複数備えるとともに、前記可変バルブタイミング機構を駆動するアクチュエータと、前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、この運転状態検出手段の検出結果に基づく前記アクチュエータの制御を通じて前記各気筒群の可変バルブタイミング機構を各別に制御するバルブタイミング制御手段とを備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置において、前記各気筒群の可変バルブタイミング機構の進角側異常を判断する異常判断手段と、この異常判断手段により前記各気筒群の可変バルブタイミング機構のうち少なくとも１つの可変バルブタイミング機構が進角側異常と判断されたとき、当該異常と判断された可変バルブタイミング機構を有する気筒群におけるインジェクタの燃料噴射を禁止する燃焼禁止制御手段と、前記異常判断手段により前記各気筒群の可変バルブタイミング機構のうち少なくとも１つの可変バルブタイミング機構が進角側異常と判断されたとき、前記アクチュエータの制御を通じて、異常と判断されていない可変バルブタイミング機構を遅角側に制御する遅角制御手段とを備えることをその要旨としている。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、前記遅角制御手段は、前記異常と判断されていない可変バルブタイミング機構を最遅角側に固定制御するものであることをその要旨としている。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、前記異常判断手段により前記各気筒群の可変バルブタイミング機構のうち少なくとも１つの可変バルブタイミング機構が進角側異常と判断されたとき、当該異常と判断された可変バルブタイミング機構を有する気筒群における点火を禁止する点火禁止制御手段を備えることをその要旨としている。
また、請求項４に記載の発明では、請求項１〜３のいずれかに記載のバルブタイミング制御装置において、前記異常判断手段により前記各気筒群の可変バルブタイミング機構のうち少なくとも１つの可変バルブタイミング機構が進角側異常と判断されたとき、前記インジェクタの燃料噴射の禁止とは別の処理であるフューエルカットを実行するか否かを判断するための基準となるエンジン回転数について、この基準のエンジン回転数を前記フューエルカットの実行領域が拡大される方向にシフトさせる基準回転数変更制御手段を備えることをその要旨としている。
また、請求項５に記載の発明では、請求項１〜４のいずれかに記載のバルブタイミング制御装置において、前記異常判断手段により前記各気筒群の可変バルブタイミング機構のうち少なくとも１つの可変バルブタイミング機構が進角側異常と判断されたとき、前記インジェクタの燃料噴射の禁止とは別の処理であるフューエルカットを実行するか否かを判断するための基準となる吸入空気量について、この基準の吸入空気量を前記フューエルカットの実行領域が拡大される方向にシフトさせる基準吸気量変更制御手段を備えることをその要旨としている。
また、請求項６に記載の発明では、請求項１〜５のいずれかに記載のバルブタイミング制御装置において、前記異常判断手段により前記各気筒群の可変バルブタイミング機構のうち少なくとも１つの可変バルブタイミング機構が進角側異常と判断されたとき、空燃比の学習制御を禁止する空燃比学習禁止制御手段を備えることをその要旨としている。
また、請求項７に記載の発明では、請求項１〜６のいずれかに記載のバルブタイミング制御装置において、前記異常判断手段により前記各気筒群の可変バルブタイミング機構のうち少なくとも１つの可変バルブタイミング機構が進角側異常と判断されたとき、アイドル回転数制御においてアイドルアップを強制的に実行させるアイドルアップ強制制御手段を備えることをその要旨としている。
また、請求項８に記載の発明では、請求項１〜７のいずれかに記載のバルブタイミング制御装置において、前記異常判断手段により前記各気筒群の可変バルブタイミング機構のうち少なくとも１つの可変バルブタイミング機構が進角側異常と判断されたとき、アイドル回転数制御におけるフィードバック制御を禁止するフィードバック禁止制御手段を備えることをその要旨としている。
【００１２】
（作用）
請求項１に記載の発明によれば、吸気バルブは、内燃機関のクランクシャフトに同期して所定のタイミングで駆動されて燃焼室に通じる吸気通路を開閉する。内燃機関は複数の気筒群を有し、各気筒群は可変バルブタイミング機構を有する。可変バルブタイミング機構は、アクチュエータにより駆動されて吸気バルブのバルブタイミングを変更する。
【００１３】
また、運転状態検出手段により内燃機関の運転状態が検出され、その検出結果に基づき、バルブタイミング制御手段によりアクチュエータが制御されて各可変バルブタイミング機構が制御される。
【００１４】
また、異常判断手段により、各可変バルブタイミング機構の異常が判断される。そして、少なくとも１つの可変バルブタイミング機構が進角側異常と判断されたとき、燃焼禁止制御手段により、当該異常と判断された可変バルブタイミング機構を有する気筒群におけるインジェクタの燃料噴射が禁止される。これにより、当該気筒群における失火の発生が未然に防止される。
さらに、異常判断手段により少なくとも１つの可変バルブタイミング機構が異常と判断されたとき、遅角制御手段により、正常側の可変バルブタイミング機構が遅角側に制御される。これにより、正常側の気筒群におけるバルブオーバーラップ量が小さくなるため、失火やエンストの発生が抑制される。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明によれば、異常と判断されていない可変バルブタイミング機構が最遅角側に固定制御される。これにより、失火やエンストの発生がより確実に抑制される。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明では、少なくとも１つの可変バルブタイミング機構が進角側異常と判断されたとき、点火禁止制御手段により、当該異常と判断された可変バルブタイミング機構を有する気筒群における点火が禁止される。これにより、当該気筒群における失火の発生が未然に防止される。
また、請求項４に記載の発明では、少なくとも１つの可変バルブタイミング機構が進角側異常と判断されたとき、基準回転数変更制御手段により、フューエルカットの実行領域が拡大される方向に基準のエンジン回転数がシフトさせられる。これにより、可変バルブタイミング機構の進角側異常の発生時にフューエルカットが実行されやすくなるため、例えば触媒コンバータを有する内燃機関において、未燃燃料が触媒コンバータ内で燃焼することに起因する同コンバータの過熱をまねくことが抑制される。
また、請求項５に記載の発明では、少なくとも１つの可変バルブタイミング機構が進角側異常と判断されたとき、基準吸気量変更制御手段により、フューエルカットの実行領域が拡大される方向に基準の吸入空気量がシフトさせられる。これにより、可変バルブタイミング機構の進角側異常の発生時にフューエルカットが実行されやすくなるため、例えば触媒コンバータを有する内燃機関において、未燃燃料が触媒コンバータ内で燃焼することに起因する同コンバータの過熱をまねくことが抑制される。
また、請求項６に記載の発明では、少なくとも１つの可変バルブタイミング機構が進角側異常と判断されたとき、空燃比学習禁止制御手段により、空燃比の学習制御が禁止される。これにより、可変バルブタイミング機構の異常時に学習制御が実行されることに起因する不具合の発生が防止される。
また、請求項７に記載の発明では、少なくとも１つの可変バルブタイミング機構が進角側異常と判断されたとき、アイドルアップ強制制御手段により、アイドル回転数制御においてアイドルアップが強制的に実行させられる。これにより、可変バルブタイミング機構の異常に起因するエンストの発生が防止される。
また、請求項８に記載の発明では、少なくとも１つの可変バルブタイミング機構が進角側異常と判断されたとき、フィードバック禁止制御手段により、アイドル回転数制御におけるフィードバック制御が禁止される。これにより、可変バルブタイミング機構の異常時にフィードバック制御が実行されることに起因する学習制御についての不具合の発生が防止される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をＶ型エンジンのバルブタイミング制御装置に具体化した一実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
先ず、本実施の形態に係るバルブタイミング制御装置ＶＣの構成について図１及び図２を参照して説明する。ここに、図１は本実施の形態が適用されるガソリンエンジンシステムを示す概略構成図である。
【００１９】
内燃機関としてのエンジン１０は、複数のシリンダが図面を垂直方向に見てＶ字状に形成されているシリンダブロック１１と、シリンダブロック１１の上部にそれぞれ連結される左側シリンダヘッド１２Ｌ、右側シリンダヘッド１２Ｒとを備え、左側気筒群ＬＳと右側気筒群ＲＳを形成している。また、エンジン１０は、シリンダブロック１１の各シリンダ内を略上下方向に往復移動するピストン１３を備え、各ピストン１３の下端部にはクランクシャフト１４が連結されており、各ピストン１３が上下動することによりクランクシャフト１４が回転させられる。
【００２０】
また、クランクシャフト１４の近傍には、クランク角センサ４０が配設されており、クランク角センサ４０は、クランクシャフト１４に連結されている磁性体ロータ（図示しない）と、電磁ピックアップ（図示しない）とから構成されている。ここで、ロータの外周には等角度毎に歯が形成されており、当該歯が電磁ピックアップの前方を通過する毎にパルス状のクランク角度信号が発生する。
【００２１】
さらに、後述する気筒判別センサ４２による基準位置信号の発生後に、クランク角センサ４０からのクランク角度信号の発生数を計測することで、ＥＣＵ７０（後述する）にてクランクシャフト１４の回転速度（エンジン回転数ＮＥ）が算出される。
【００２２】
各シリンダブロック１１、及び両シリンダヘッド１２Ｌ、１２Ｒの内壁と、ピストン１３の頂部とによって区画形成された空間は、混合気を燃焼させるための燃焼室１５として機能し、両シリンダヘッド１２Ｌ、１２Ｒの頂部には、混合気に点火するための点火プラグ１６が、燃焼室１５に突出するように配設されている。また、両シリンダヘッド１２Ｌ、１２Ｒの両排気側カムシャフト３３Ｌ、３３Ｒ近傍には、それぞれディストリビュータ１８が配設されており、各ディストリビュータ１８には、両排気側カムシャフト３３Ｌ、３３Ｒの回転に伴い、所定の割合で発生する基準位置信号を検出するための気筒判別センサ４２が配設されている。かかる基準位置信号は、クランクシャフト１４の基準位置の検出、気筒の判別に用いられる。
【００２３】
そして、各点火プラグ１６は、プラグコード等（図示しない）を介してディストリビュータ１８に接続されており、ＥＣＵ７０（後述する）からの点火信号に基づきイグナイタ１９から出力された高電圧は、各ディストリビュータ１８によって、クランク角度に同期して各点火プラグ１６に分配される。
【００２４】
また、シリンダブロック１１には、冷却水通路を流れる冷却水の温度（冷却水温度）ＴＨＷを検出するための水温センサ４３が配設されている。さらに、両シリンダヘッド１２Ｌ、１２Ｒは、それぞれ吸気ポート２２、及び排気ポート３２を有しており、各吸気ポート２２には吸気通路２０が接続されており、各排気ポート３２には排気通路３０が接続されている。また、シリンダヘッド１２の各吸気ポート２２には、吸気バルブ２１が配設され、各排気ポート３２には排気バルブ３１が配設されている。
【００２５】
そして、左側気筒群ＬＳの各吸気バルブ２１の上方には、吸気バルブ２１を開閉駆動するための左側吸気側カムシャフト２３Ｌが配置され、右側気筒群ＲＳの各吸気バルブ２１の上方には、吸気バルブ２１を開閉駆動するための右側吸気側カムシャフト２３Ｒが配置されている。また、左側気筒群ＬＳの各排気バルブ３１の上方には、排気バルブ３１を開閉駆動するための左側排気側カムシャフト３３Ｌが配置され、右側気筒群ＲＳの各排気バルブ３１の上方には、排気バルブ３１を開閉駆動するための右側排気側カムシャフト３３Ｒが配置されている。
【００２６】
さらに、両吸気側カムシャフト２３Ｌ、２３Ｒの一端には、それぞれ吸気側タイミングプーリ２７が装着されており、両排気側カムシャフト３３Ｌ、３３Ｒの一端には、それぞれ排気側タイミングプーリ３４が装着されている。そして、各タイミングプーリ２７、３４は、タイミングベルト３５を介して、クランクシャフト１４に連結されている。
【００２７】
したがって、エンジン１０の作動時には、クランクシャフト１４からタイミングベルト３５及び各タイミングプーリ２７、３４を介して各カムシャフト２３Ｌ、１２Ｒ、３３Ｌ、３３Ｒに回転駆動力が伝達され、各カムシャフト２３Ｌ、１２Ｒ、３３Ｌ、３３Ｒが回転することにより、各吸気バルブ２１、及び各排気バルブ３１が開閉駆動される。これら各バルブ２１、３１は、クランクシャフト１４の回転及びピストン１３の上下動に同期して、すなわち、吸気行程、圧縮行程、爆発・膨張行程、及び排気行程よりなるエンジン１０における一連の４行程に同期して、所定の開閉タイミングで駆動される。
【００２８】
さらに、両吸気側カムシャフト２３Ｌ、２３Ｒの近傍には、それぞれカム角センサ４４Ｌ、４４Ｒが配設されており、各カム角センサ４４Ｌ、４４Ｒは、両吸気側カムシャフト２３Ｌ、２３Ｒに連結された磁性体ロータ（図示しない）と電磁ピックアップ（図示しない）とから構成されている。また、磁性体ロータの外周には、複数の歯が等角度毎に形成され、例えば、所定気筒の圧縮ＴＤＣの前、ＢＴＤＣ９０°〜３０°の間に、吸気側カムシャフト２３の回転にともなうパルス状のカム角度信号（変位タイミング信号）が検出されるようになっている。
【００２９】
また、本実施の形態におけるガソリンエンジンシステムでは、吸気バルブ２１の開閉タイミングを変更してバルブオーバラップ量の変更を実現するため、左側気筒群ＬＳ、右側気筒群ＲＳの吸気側タイミングプーリ２７にそれぞれ、油圧により駆動される可変バルブタイミング機構５０Ｌ、５０Ｒ（以下「ＶＶＴ」という。）が配設されている。このＶＶＴ５０Ｌ、５０Ｒは、クランクシャフト１４（吸気側タイミングプーリ２７）の回転に対する両吸気側カムシャフト２３Ｌ、２３Ｒの変位角度を変化させることにより、吸気バルブ２１のバルブタイミングを連続的に変更させるための機構である。
【００３０】
そして、両ＶＶＴ５０Ｌ、５０Ｒには、それぞれ対応するオイルコントロールバルブ８０Ｌ、８０Ｒ（以下「ＯＣＶ」という。）、オイルポンプ６４Ｌ、６４Ｒ、オイルフィルタ６６Ｌ、６６Ｒが接続されている。本実施の形態では、ＯＣＶ８０Ｌ、８０Ｒ、オイルポンプ６４Ｌ、６４Ｒ等によりアクチュエータが構成されている。
【００３１】
吸気通路２０の空気取り入れ側には、エアクリーナ２４が接続されており、吸気通路２０の途中には、アクセルペダル（図示しない）に連動して開閉駆動されるスロットルバルブ２６が配設されている。そして、かかるアクセルペダルが開閉されることにより、吸入空気量が調整される。
【００３２】
そして、スロットルバルブ２６の近傍には、スロットル開度ＴＡを検出するスロットルセンサ４５が配設されている。さらに、スロットルバルブ２６の下流側には、吸気脈動を抑制するためのサージタンク２５が形成されている。そして、サージタンク２５には、サージタンク２５内における吸気圧力ＰＭを検出する吸気圧力センサ４６が配設されている。また、各シリンダの吸気ポート２２の近傍には、燃焼室１５へ燃料を供給するためのインジェクタ１７が配設されている。各インジェクタ１７は、通電により開弁される電磁弁であり、各インジェクタ１７には、燃料ポンプ（図示しない）から圧送される燃料が供給される。
【００３３】
したがって、エンジン１０の作動時には、吸気通路２０には、エアクリーナ２４によって濾過された空気が取り込まれ、その空気の取り込みと同時に各インジェクタ１７から各吸気ポート２２に向けて燃料が噴射される。この結果、吸気ポート２２では混合気が生成され、混合気は、吸入行程において開弁される吸気バルブ２１の開弁にともなって、燃焼室１５内に吸入される。
【００３４】
そして、燃焼室１５における燃焼により発生した排ガスは、排気通路３０に配設された触媒コンバータ２８を通って、大気中に排出される。
なお、本実施の形態では、スロットルバルブ２６の上流側と下流側とを連通するようにして、バイパス通路９１が設けられている。また、該バイパス通路９１の途中にアイドルスピードコントロールバルブ（ＩＳＣＶ）９２が設けられている。そして、アイドリング時においては、当該ＩＳＣＶ９２の開度が調整されることにより、バイパス通路９１を流れる吸入空気量が制御され、これにより、アイドング時のエンジン回転数（アイドル回転数）が制御されるようになっている。
【００３５】
次に、ＶＶＴ５０Ｌ、５０Ｒのシステム構成について、図２を参照して説明する。なお、説明の便宜上、図２には左側気筒群ＬＳにおけるＶＶＴ５０Ｌと、右側気筒群ＲＳにおけるＶＶＴ５０Ｒとを区別することなく、単にＶＶＴ５０が配設された吸気側カムシャフト２３近傍の断面、及びＶＶＴ５０の制御システム全体を示すものとする。
【００３６】
ＶＶＴ５０の制御システムは、ＶＶＴ５０、ＶＶＴ５０に対して駆動力を印加するＯＣＶ８０、カム角度信号を検出するカム角センサ４４、カム角センサ４４等の各種センサからの入力信号に基づいてＯＣＶ８０を駆動制御するＥＣＵ７０を備えている。
【００３７】
ＶＶＴ５０は、吸気側カムシャフト２３と吸気側タイミングプーリ２７との間に配設されており、吸気側カムシャフト２３は、シリンダヘッド１２、及びベアリングキャップ５１間において回転自在に支持されている。吸気側カムシャフト２３の先端部近傍には、吸気側タイミングプーリ２７が相対回動可能に装着されており、また、吸気側カムシャフト２３の先端には、インナキャップ５２が中空ボルト５３及びピン５４により一体回転可能に取着されている。
【００３８】
吸気側タイミングプーリ２７には、キャップ５５を有するハウジング５６がボルト５７及び、ピン５８により一体回転可能に取着されており、このハウジング５６によって、吸気側カムシャフト２３の先端、及びインナキャップ５２の全体が覆われている。また、吸気側タイミングプーリ２７の外周には、タイミングベルト３５を掛装するための外歯２７ａが多数形成されている。
【００３９】
吸気側カムシャフト２３、及び吸気側タイミングプーリ２７は、ハウジング５６、及びインナキャップ５２間に介在されたリングギヤ５９によって連結されている。リングギヤ５９は、略円環形状をなし、吸気側タイミングプーリ２７、ハウジング５６、及びインナキャップ５２によって囲まれた空間Ｓ内において、吸気側カムシャフト２３の軸方向へ往復動自在に収容されている。また、リングギヤ５９の内外周には多数の歯５９ａ、５９ｂが形成されている。
【００４０】
これに対応して、インナキャップ５２の外周、及びハウジング５６の内周には、多数の歯５２ａ、５６ｂが形成されている。これらの歯５９ａ、５９ｂ、５２ａ、５６ｂはいずれも、その歯すじが吸気側カムシャフト２３の軸線に対して所定角度で交差するヘリカル歯となっている。すなわち、歯５２ａと歯５９ａとが互いに噛合し、歯５６ｂと歯５９ｂとが互いに噛合している、ヘリカルスプラインを構成している。
【００４１】
そして、これらの噛合によって、吸気側タイミングプーリ２７の回転は、ハウジング５６、及びインナキャップ５２を介して、吸気側カムシャフト２３に伝達される。また、各歯５９ａ、５９ｂ、５２ａ、５６ｂがヘリカル歯であることから、リングギヤ５９が吸気側カムシャフト２３の軸方向に移動すると、インナキャップ５２、及びハウジング５６に捻り力が付与され、吸気側カムシャフト２３が吸気側タイミングプーリ２７に対して相対移動する。
【００４２】
空間Ｓには、リングギヤ５９を軸方向へ移動させるために、リングギヤ５９の先端側に第１油圧室６０を有し、リングギヤ５９の基端側に第２油圧室６１を有している。そして、ベアリングキャップ５１は、第１油圧供給孔５１ａ、及び第２油圧供給孔５１ｂを有している。また、吸気側カムシャフト２３内部には、第１油圧供給孔５１ａと第１油圧室６０とを連通する第１油圧供給路６２、及び第２油圧供給孔５１ｂと第２油圧室６１とを連通する第２油圧供給路６３とが形成されている。
【００４３】
そして、各油圧供給孔５１ａ、５１ｂには、油圧ポンプ６４によってオイルパン６５から吸い上げられた潤滑油が、所定の圧力をもってオイルフィルタ６６を介して供給される。また、各油圧供給路６０、６１を介して各油圧室６０、６１へ選択的に油圧を供給するために、各油圧供給孔５１ａ、５１ｂには、ＯＣＶ８０が接続されている。
【００４４】
このＯＣＶ８０は、電磁式アクチュエータ８１、及びコイルスプリング８２によって駆動されるプランジャ８３が、スプール８４を軸方向に往復移動させることにより潤滑油の流れ方向を切り替える４ポート方向制御弁である。そして、電磁式アクチュエータ８１が、デューティ制御されることによってその開度が調整され、各油圧室６０、６１に供給する油圧の大きさが調整される。
【００４５】
ＯＣＶ８０のケーシング８５は、タンクポート８５ｔ、Ａポート８５ａ、Ｂポート８５ｂ、及びリザーバポート８５ｒを有している。そして、タンクポート８５ｔは、油圧ポンプ６４を介してオイルパン６５と接続されており、Ａポート８５ａは、第１油圧供給孔５１ａと、Ｂポート８５ｂは、第２油圧供給孔５１ｂと接続されている。また、リザーバポート８５ｒは、オイルパン６５と連通されている。
【００４６】
スプール８４は、円柱状の弁体であり、２つのポート間における潤滑油の流れを封止する４つのランド８４ａと、２つのポート間を連通し、潤滑油の流れを許容するパセージ８４ｂ、２つのパセージ８４ｃとを有している。
【００４７】
これらの構成を備えるＶＶＴ５０では、ＯＣＶ８０が駆動制御され、スプール８４が図面左方に移動された場合には、パセージ８４ｂはタンクポート８５ｔとＡポート８５ａとを連通し、第１油圧供給孔５１ａに潤滑油が供給される。そして、第１油圧供給孔５１ａに供給された潤滑油は、第１油圧供給路６２を介して第１油圧室６０に供給され、リングギヤ５９の先端側に油圧が印加される。
【００４８】
これと同時に、パセージ８４ｃは、Ｂポート８５ｂとリザーバポート８５ｒとを連通し、第２油圧室６１内の潤滑油は、第２油圧供給路６３、第２油圧供給孔５１ｂ、及びＯＣＶ８０のＢポート８５ｂ、リザーバポート８５ｒを介して、オイルパン６５に排出される。
【００４９】
したがって、リングギヤ５９は、先端側に印加された油圧によって基端側（図面右方）に回動しながら移動され、インナキャップ５２を介して吸気側カムシャフト２３に捻りが付与される。この結果、吸気側タイミングプーリ２７（クランクシャフト１４）に対する吸気側カムシャフト２３の回転位相（変位角度）が変更（変位）され、吸気側カムシャフト２３は最遅角変位角度から最進角変位角度に向けて変位し、吸気バルブ２１の開弁タイミングが進角される。
【００５０】
こうして開弁タイミングが進角された吸気バルブ２１は、排気バルブ３１が開弁している間に開弁されることとなり、吸気バルブ２１と排気バルブ３１とが同時に開弁するバルブオーバラップ期間が増大する。なお、リングギヤ５９の基端側への移動は、リングギヤ５９が吸気側タイミングプーリ２７と当接することによって規制され、リングギヤ５９が吸気側タイミングプーリ２７と当接して停止した際に、吸気バルブ２１の開弁タイミングが最も早くなる。
【００５１】
一方、ＯＣＶ８０が駆動制御され、スプール８４が図面右方に移動された場合には、パセージ８４ｂはタンクポート８５ｔとＢポート８５ｂとを連通し、第２油圧供給孔５１ｂに潤滑油が供給される。そして、第２油圧供給孔５１ｂに供給された潤滑油は、第２油圧供給路６３を介して第２油圧室６１に供給され、リングギヤ５９の基端側に油圧が印加される。
【００５２】
これと同時に、パセージ８４ｃは、Ａポート８５ａとリザーバポート８５ｒとを連通し、第１油圧室６０内の潤滑油は、第１油圧供給路６２、第１油圧供給孔５１ａ、及びＯＣＶ８０のＡポート８５ａ、リザーバポート８５ｒを介して、オイルパン６５に排出される。
【００５３】
したがって、リングギヤ５９は、基端側に印加された油圧によって先端側（図面左方）に回動しながら移動され、インナキャップ５２を介して吸気側カムシャフト２３に逆向きの捻りが付与される。この結果、吸気側タイミングプーリ２７（クランクシャフト１４）に対する吸気側カムシャフト２３の回転位相（変位角度）が変更（変位）され、吸気側カムシャフト２３は最進角変位角度から最遅角変位角度に向けて変位し、吸気バルブ２１の開弁タイミングが遅角される。
【００５４】
こうして、吸気バルブ２１の開弁タイミングが遅角されることにより、吸気バルブ２１と排気バルブ３１とが同時に開弁するバルブオーバラップ期間が短縮、あるいは、ゼロとされる。なお、リングギヤ５９の先端側への移動は、リングギヤ５９がハウジング５６と当接することによって規制され、リングギヤ５９がハウジング５６と当接して停止した際に、吸気バルブ２１の開弁タイミングが最も遅くなる（最遅角）。
【００５５】
上記ＶＶＴ５０により変更される吸気バルブ２１のバルブタイミングは、カム角センサ４４から出力されるカム角度信号（変位タイミング信号）と、クランク角センサ４０から出力されるクランク角度信号（基準タイミング信号）とに基づいて算出される。
【００５６】
すなわち、例えば、ＥＣＵ７０に変位タイミング信号が入力された後、最初に入力されたクランク角度信号を基準タイミング信号と認識し、変位タイミング信号が入力されてから、基準タイミング信号が入力されるまでに要する時間を、エンジン回転数ＮＥを用いて計測する。そして、その時間を既知の時間とクランク角度の関係を用い変位角度に換算することによって、クランクシャフト１４に対する吸気側カムシャフト２３の実変位角度ＶＴＢが算出されるのである。
【００５７】
続いて、本実施の形態に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置の制御系について図３に示す制御ブロック図を参照して説明する。
内燃機関のバルブタイミング制御装置ＶＣの制御系は、電子制御装置７０（以下、単に「ＥＣＵ」という。）を核として構成されている。本実施の形態では、このＥＣＵ７０によって、バルブタイミング制御手段、異常判断手段、燃焼禁止制御手段、遅角制御手段等が構成されている。
【００５８】
ＥＣＵ７０は、両ＶＶＴ５０Ｌ、５０Ｒのフィードバック制御やフェイル時制御等の各種制御プログラムや、各種条件に対応した両吸気側カムシャフト２３Ｌ、２３Ｒに共通の目標変位角度ＶＴＴを算出するためのマップを格納したＲＯＭ７１を有している。また、ＥＣＵ７０は、ＲＯＭ７１に格納された制御プログラムに基づいて演算処理を実行するＣＰＵ７２、ＣＰＵ７２での演算結果、各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するＲＡＭ７３、ＲＡＭ７３に格納された各種データを電源供給停止時に保持するためのバックアップＲＡＭ７４を有している。
【００５９】
そして、ＣＰＵ７２、ＲＯＭ７１、ＲＡＭ７３、及びバックアップＲＡＭ７４は、双方向バス７５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７６、及び出力インターフェース７７と接続されている。
【００６０】
入力インターフェース７６には、クランク角センサ４０、気筒判別センサ４２、水温センサ４３、右側カム角センサ４４Ｌ、左側カム角センサ４４Ｒスロットルセンサ４５、吸気圧力センサ４６等が接続されている。そして、各センサから出力された信号がアナログ信号である場合には、図示しないＡ／Ｄコンバータによってディジタル信号に変換された後、双方向バス７５に出力される。
【００６１】
また、出力インターフェース７７には、インジェクタ１７、イグナイタ１９、ＯＣＶ８０Ｌ、８０Ｒ、ＩＳＣＶ９２等の外部回路が接続されており、これら外部回路は、ＣＰＵ７２において実行された制御プログラムの演算結果に基づいて作動制御される。なお、本実施の形態ではＶＶＴ５０Ｌに対する制御はＯＣＶ８０Ｌを駆動制御することによって、ＶＶＴ５０Ｒに対する制御はＯＣＶ８０Ｒを駆動制御することによってそれぞれ独立して実行される。
【００６２】
次に、上記構成を備えた本実施の形態に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置ＶＣにおける、ＶＶＴ５０Ｌ，５０Ｒがフェイル（故障）したときの処理動作について説明する。すなわち、図４，５は、ＥＣＵ７０により実行される「ＶＶＴフェイル時制御ルーチン」を示すフローチャートであって、所定クランク角毎の割り込みで実行される。
【００６３】
処理がこのルーチンに移行すると、ＥＣＵ７０はまずステップ１０１において、左側カム角センサ４４Ｌ及び右側カム角センサ４４Ｒから出力されるカム角度信号と、クランク角センサ４０から出力されるクランク角度信号とに基づき、実際のカムシャフト進角値（以下、「左側実進角値ＶＴＢＬ」及び「右側実進角値ＶＴＢＲ」とそれぞれ称する）を読み込む。
【００６４】
また、続くステップ１０２において、ＥＣＵ７０は、各種センサ等からの検出信号に基づき、各種運転状態を示す信号を読み込む。
さらに、次のステップ１０３において、ＥＣＵ７０は、今回読み込んだ各種信号に基づき、現在、フェイル検出条件が成立しているか否かを判断する。ここで、フェイル検出条件が成立していることの判断条件としては、エンジン回転数ＮＥが所定回転数以上であること、冷却水温ＴＨＷが所定水温以上であること等が挙げられる。そして、フェイル検出条件が成立していない場合には、何らの処理をも行うことなくその後の処理を一旦終了する。これに対し、フェイル検出条件が成立している場合には、ステップ１０４へ移行する。
【００６５】
ステップ１０４においては、現在の運転状態に基づき、目標となるカムシャフト進角値（以下、「左側目標進角値ＶＴＴＬ」及び「右側目標進角値ＶＴＴＲ」とそれぞれ称する）をそれぞれ算出する。
【００６６】
次に、今回読み込み、算出した左側実進角値ＶＴＢＬ及び右側実進角値ＶＴＢＲと、左側目標進角値ＶＴＴＬ及び右側目標進角値ＶＴＴＲとの比較をそれぞれ行う。より詳しくは、ステップ１０５においては、左側実進角値ＶＴＢＬ及び右側実進角値ＶＴＢＲの少なくとも一方が、各目標進角値ＶＴＴＬ、ＶＴＴＲに対して、大きく（所定量以上）進角側にずれているか否かを判断する。そして、ステップ１０５において肯定判定された場合には、ステップ１０６において、当該進角側にずれている方のＶＶＴ５０を、進角側フェイルと判断する。その後、後述するステップ１１３へ移行する。
【００６７】
一方、前記ステップ１０５において、否定判定された場合、つまり、左側実進角値ＶＴＢＬ及び右側実進角値ＶＴＢＲの双方とも、進角側に大きくずれていない場合には、ステップ１０７へ移行する。ステップ１０７において、ＥＣＵ７０は、今度は、左側実進角値ＶＴＢＬ及び右側実進角値ＶＴＢＲの少なくとも一方が、各目標進角値ＶＴＴＬ、ＶＴＴＲに対して、大きく（所定量以上）遅角側にずれているか否かを判断する。そして、ステップ１０７において否定判定された場合には、フェイルは発生していないものと判断して、何らの処理をも行うことなくその後の処理を一旦終了する。また、ステップ１０７において肯定判定された場合には、ステップ１０８において、当該遅角側にずれている方のＶＶＴ５０を、遅角側フェイルと判断する。その後、続くステップ１０９へ移行する。
【００６８】
ステップ１０９においては、左側のＶＶＴ５０Ｌが正常であるか否かを判断する。そして、左側のＶＶＴ５０Ｌが正常である場合には、ステップ１１０へ移行し、当該正常なＶＶＴ５０Ｌの左側目標進角値ＶＴＴＬを最遅角側に設定する。そして、ＥＣＵ７０はその後の処理を一旦終了する。これに対し、左側のＶＶＴ５０Ｌが正常でない場合には、ステップ１１１に移行し、右側のＶＶＴ５０Ｒが正常であるか否かを判断する。そして、ステップ１１１において肯定判定された場合には、ステップ１１２へ移行する。ステップ１１２においては、当該正常なＶＶＴ５０Ｒの右側目標進角値ＶＴＴＲを最遅角側に設定する。そして、ＥＣＵ７０はその後の処理を一旦終了する。また、ステップ１１１において否定判定された場合には、左右のＶＶＴ５０Ｌ、５０Ｒが共に遅角側にフェイルしているものとして、何らの処理をも行うことなくその後の処理を一旦終了する。
【００６９】
このように、左右のＶＶＴ５０Ｌ、５０Ｒのうち、いずれか一方が遅角側にフェイルした場合には、正常な側のＶＶＴ５０Ｌ又は５０Ｒが、最遅角側に固定制御される。
【００７０】
さて、上記ステップ１０６において、少なくとも一方のＶＶＴ５０が、進角側フェイルと判断された場合には、図５に示すように、ステップ１１３において、左側のＶＶＴ５０Ｌが正常であるか否かを判断する。そして、左側のＶＶＴ５０Ｌが正常である場合には、ステップ１１４へ移行する。
【００７１】
ステップ１１４において、ＥＣＵ７０は、フェイルが発生している方の右側気筒群ＲＳにおける燃料噴射及び点火をカット（禁止）する。さらに、続くステップ１１５においては、当該正常なＶＶＴ５０Ｌの左側目標進角値ＶＴＴＬを最遅角側に設定する。その後、ステップ１１９へ移行する。
【００７２】
一方、ステップ１１３において否定判定された場合には、ＥＣＵ７０は、ステップ１１６において右側のＶＶＴ５０Ｒが正常であるか否かを判断する。そして、右側のＶＶＴ５０Ｒが正常である場合には、ステップ１１７へ移行する。
【００７３】
ステップ１１７において、ＥＣＵ７０は、フェイルが発生している方の左側気筒群ＬＳにおける燃料噴射及び点火をカット（禁止）する。さらに、続くステップ１１８においては、当該正常なＶＶＴ５０Ｒの右側目標進角値ＶＴＴＲを最遅角側に設定する。その後、上記と同様ステップ１１９へ移行する。
【００７４】
また、ステップ１１６において否定判定された場合には、左右のＶＶＴ５０Ｌ、５０Ｒが共に進角側にフェイルしており、エンスト、触媒コンバータ２８の過熱等を防止する必要があるものと判断してステップ１１９へ移行する。
【００７５】
ステップ１１５，１１６，１１８から移行して、ステップ１１９においては、フューエルカット領域を拡大する。より詳しくは、下り坂走行時等においては、原則としてフューエルカットが実行されるのであるが、このフューエルカットを行うか否かは、そのときどきのエンジン回転数ＮＥや吸入空気量に基づいて判断される。このステップ１１９におけるフューエルカット領域の拡大は、フューエルカットを実行する吸入空気量を高負荷側にシフトさせることを意味する。このように領域を拡大することで、ほんの少しアクセルペダルを踏み込んだ下り坂等においてもフューエルカットが実行される。そのため、未燃ガスが排気通路３０を通過し、触媒コンバータ２８内で燃焼してしまうことによる触媒コンバータ２８の過熱が抑制されることとなる。
【００７６】
また、続くステップ１２０において、ＥＣＵ７０は、空燃比の学習制御を禁止する。これは、ＶＶＴ５０に異常が発生していることに鑑み、異常時の学習結果を制御に反映させないようにするためである。
【００７７】
さらに、続くステップ１２１において、ＥＣＵ７０は、アイドル回転数制御に際し、アイドルアップを強制的に実行する。これは、エンスト等を防止することを意図したものである。
【００７８】
併せて、ステップ１２２において、ＥＣＵ７０は、アイドル回転数制御に際してのフィードバック制御を禁止する。これも、ＶＶＴ５０に異常が発生していることに鑑み、異常時の学習結果を制御に反映させないようにするためである。そして、ＥＣＵ７０は、その後の処理を一旦終了する。
【００７９】
このように、左右のＶＶＴ５０Ｌ、５０Ｒのうち、いずれか一方が進角側にフェイルした場合には、フェイルした側の気筒群ＬＳ、ＲＳにおける燃料噴射及び点火がカットされる。また、これとともに、正常なＶＶＴ５０の目標進角値ＶＴＴＬ又はＶＴＴＲが最遅角側に設定される。さらに、左右のＶＶＴ５０Ｌ、５０Ｒのうち、いずれか一方、或いは双方が進角側にフェイルした場合には、エンスト、触媒コンバータ２８の過熱等を防止する制御が実行される（ステップ１１９〜ステップ１２２）。
【００８０】
次に、本実施の形態の作用及び効果について説明する。
・本実施の形態では、左右のＶＶＴ５０Ｌ、５０Ｒのうち、いずれか一方が進角側にフェイルした場合には、フェイルした側の気筒群ＬＳ、ＲＳにおける燃料噴射及び点火がカットされる。このため、当該気筒群ＬＳ、ＲＳにおける失火は未然に防止されることになる。その結果、ＶＶＴ５０Ｌ又は５０Ｒの進角側フェイルに起因する失火、エンストを確実に防止することができ、もって失火に起因する、触媒コンバータ２８の過熱等の不具合を防止することができる。
【００８１】
・また、本実施の形態によれば、フェイルした側の気筒群ＬＳ、ＲＳにおける燃料噴射及び点火がカットされるとともに、正常なＶＶＴ５０Ｌ又は５０Ｒの目標進角値ＶＴＴＬ又はＶＴＴＲが最遅角側に設定される。このため、正常側の気筒群ＬＳ、ＲＳにおけるバルブオーバーラップ量は小さくなる。そのため、失火やエンストがより一層抑制されることとなる。
【００８２】
・さらに、本実施の形態によれば、左右のＶＶＴ５０Ｌ、５０Ｒのうち、いずれか一方が遅角側にフェイルした場合には、正常な側のＶＶＴ５０Ｌ又は５０Ｒが、最遅角側に固定制御される。そのため、左右の気筒群ＬＳ、ＲＳ間においてトルク変動が発生しにくいものとなる。
【００８３】
・併せて、本実施の形態では、左右のＶＶＴ５０Ｌ、５０Ｒのうち、いずれか一方、或いは双方が進角側にフェイルした場合には、エンスト、触媒コンバータ２８の過熱等を防止する制御が実行される（ステップ１１９〜ステップ１２２）。その結果、上記作用効果がより一層確実に奏されることとなり、また、誤学習による不具合を防止することもできる。
尚、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で構成の一部を適宜に変更して次のように実施することもできる。
【００８４】
（１）上記実施の形態では、内燃機関として、Ｖ型エンジン１０を採用する場合に本発明を具体化するようにしたが、複数の気筒群を有するものであれば、水平対向エンジン等いかなるタイプのエンジンにも具体化できる。また、ガソリンエンジンのみならず、ディーゼルエンジンにも具体化できる。
【００８５】
（２）上記実施の形態では、左右のＶＶＴ５０Ｌ、５０Ｒのうち、いずれか一方が遅角側又は遅角側にフェイルした場合には、正常な側のＶＶＴ５０Ｌ又は５０Ｒを、最遅角側に固定制御するようにしたが、必ずしも最遅角側に固定する必要はない。すなわち、所定量だけ遅角側に制御するようにしてもよい。
【００８６】
（３）上記実施の形態におけるステップ１１９〜ステップ１２２のいずれかの処理を省略するようにしてもよい。
（４）上記実施の形態では、可変バルブタイミング機構として、リングギヤ５９が移動するタイプのＶＶＴ５０を採用したが、その外のタイプのＶＶＴ（例えばベーン式のＶＶＴ）を採用してもよい。
【００８７】
また、ＯＣＶ８０に代えて、他のアクチュエータを用いてもよい。
（５）上記実施の形態では、フェイルした側の気筒群ＬＳ、ＲＳにおける燃料噴射及び点火をカットするようにしたが、燃料噴射のみをカットするようにしてもよい。
【００８８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、複数の気筒群を備え、各気筒群毎に可変バルブタイミング機構を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置において、可変バルブタイミング機構の進角側異常に起因する失火、触媒温度上昇等の不具合を防止することができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施の形態におけるガソリンエンジンシステムの概略構成を示すシステム構成図。
【図２】可変バルブタイミング機構システムの概略構成図。
【図３】ＥＣＵの電気的構成を示す制御ブロック図。
【図４】ＥＣＵにより実行される「ＶＶＴフェイル時制御ルーチン」を示すフローチャート。
【図５】図４の続きを示す図であって、「ＶＶＴフェイル時制御ルーチン」を示すフローチャート。
【符号の説明】
１０…エンジン、１４…クランクシャフト、１５…燃焼室、２０…吸気通路、２１…吸気バルブ、２３Ｌ…左側吸気側カムシャフト、２３Ｒ…右側吸気側カムシャフト、４０…クランク角センサ、４１…エンジン回転数センサ、４２…気筒判別センサ、４３…水温センサ、４４Ｌ，４４Ｒ…カム角センサ、４５…スロットルセンサ、４６…吸気圧力センサ、５０Ｌ…左側のＶＶＴ、５０Ｒ…右側のＶＶＴ、７０…バルブタイミング制御手段、異常判断手段、燃焼禁止制御手段、遅角制御手段等を構成するＥＣＵ、７１…ＲＯＭ、７３…ＲＡＭ、８０Ｌ…アクチュエータを構成する左側オイルコントロールバルブ（ＯＣＶ）、８０Ｒ…アクチュエータを構成する右側ＯＣＶ、ＬＳ…左側気筒群、ＲＳ…右側気筒群、ＶＣ…内燃機関のバルブタイミング制御装置。
Claims (8)
- 内燃機関のクランクシャフトに同期して所定のタイミングで駆動されて燃焼室に通じる吸気通路を開閉する吸気バルブについて、そのバルブタイミングの変更を行う可変バルブタイミング機構を有する気筒群を複数備えるとともに、前記可変バルブタイミング機構を駆動するアクチュエータと、前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、この運転状態検出手段の検出結果に基づく前記アクチュエータの制御を通じて前記各気筒群の可変バルブタイミング機構を各別に制御するバルブタイミング制御手段とを備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記各気筒群の可変バルブタイミング機構の進角側異常を判断する異常判断手段と、
この異常判断手段により前記各気筒群の可変バルブタイミング機構のうち少なくとも１つの可変バルブタイミング機構が進角側異常と判断されたとき、当該異常と判断された可変バルブタイミング機構を有する気筒群におけるインジェクタの燃料噴射を禁止する燃焼禁止制御手段と、
前記異常判断手段により前記各気筒群の可変バルブタイミング機構のうち少なくとも１つの可変バルブタイミング機構が進角側異常と判断されたとき、前記アクチュエータの制御を通じて、異常と判断されていない可変バルブタイミング機構を遅角側に制御する遅角制御手段とを備える
ことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。 - 請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記遅角制御手段は、前記異常と判断されていない可変バルブタイミング機構を最遅角側に固定制御するものである
ことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。 - 請求項１または２に記載のバルブタイミング制御装置において、
前記異常判断手段により前記各気筒群の可変バルブタイミング機構のうち少なくとも１つの可変バルブタイミング機構が進角側異常と判断されたとき、当該異常と判断された可変バルブタイミング機構を有する気筒群における点火を禁止する点火禁止制御手段を備える
ことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。 - 請求項１〜３のいずれかに記載のバルブタイミング制御装置において、
前記異常判断手段により前記各気筒群の可変バルブタイミング機構のうち少なくとも１つの可変バルブタイミング機構が進角側異常と判断されたとき、前記インジェクタの燃料噴射の禁止とは別の処理であるフューエルカットを実行するか否かを判断するための基準となるエンジン回転数について、この基準のエンジン回転数を前記フューエルカットの実行領域が拡大される方向にシフトさせる基準回転数変更制御手段を備える
ことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。 - 請求項１〜４のいずれかに記載のバルブタイミング制御装置において、
前記異常判断手段により前記各気筒群の可変バルブタイミング機構のうち少なくとも１つの可変バルブタイミング機構が進角側異常と判断されたとき、前記インジェクタの燃料噴射の禁止とは別の処理であるフューエルカットを実行するか否かを判断するための基準となる吸入空気量について、この基準の吸入空気量を前記フューエルカットの実行領域が拡大される方向にシフトさせる基準吸気量変更制御手段を備える
ことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。 - 請求項１〜５のいずれかに記載のバルブタイミング制御装置において、
前記異常判断手段により前記各気筒群の可変バルブタイミング機構のうち少なくとも１つの可変バルブタイミング機構が進角側異常と判断されたとき、空燃比の学習制御を禁止する空燃比学習禁止制御手段を備える
ことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。 - 請求項１〜６のいずれかに記載のバルブタイミング制御装置において、
前記異常判断手段により前記各気筒群の可変バルブタイミング機構のうち少なくとも１つの可変バルブタイミング機構が進角側異常と判断されたとき、アイドル回転数制御においてアイドルアップを強制的に実行させるアイドルアップ強制制御手段を備える
ことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。 - 請求項１〜７のいずれかに記載のバルブタイミング制御装置において、
前記異常判断手段により前記各気筒群の可変バルブタイミング機構のうち少なくとも１つの可変バルブタイミング機構が進角側異常と判断されたとき、アイドル回転数制御におけるフィードバック制御を禁止するフィードバック禁止制御手段を備える
ことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
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