JP4013278B2 - 内燃機関用バルブタイミング制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の吸気バルブまたは排気バルブの少なくともいずれか一方の開閉タイミングを運転状態に応じて変更自在なバルブタイミング制御機構を備えた内燃機関用バルブタイミング制御装置に関し、特に、複数のバルブタイミング制御機構を備えた内燃機関用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、内燃機関の吸気バルブまたは排気バルブのうち少なくとも一方の開閉タイミングを運転状態に応じて変更制御する油圧式のバルブタイミング制御機構が実用化されている。このバルブタイミング制御機構によれば、吸気バルブと排気バルブとが同時に開弁しているオーバラップ期間を任意の期間とすることで、燃焼室内における残留ガス（既燃ガス）としての内部ＥＧＲを調整して燃焼効率を向上することができる。
【０００３】
このバルブタイミング制御機構は、例えば、油圧制御バルブにて作動油の油圧を調整制御し、内燃機関のクランクシャフトに対する吸気側カムシャフトの回転位相偏差としての相対回転角（変位角）を内燃機関の運転状態に応じた目標相対回転角（目標変位角）に一致させるべく相対回転させることで、バルブタイミングを変更するものである。そして、複数の気筒群を有し、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を備えたＶ型内燃機関では、吸気側カムシャフトの本数に対応した複数のバルブタイミング制御機構が備えられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、複数のバルブタイミング制御機構を１つの油圧制御バルブにて駆動制御する場合には、各バルブタイミング制御機構が概ね同一タイミングで作動されるため、オーバラップ期間で設定されるオーバラップ量が増大するような異常、例えば、吸気バルブのバルブタイミングにおける進角異常等が発生すると、アイドル時等の低回転域における燃焼状態が全ての気筒群で悪化し、場合によっては内燃機関が失火停止に至ることとなる。
【０００５】
これに対して、複数のバルブタイミング制御機構を対応する複数の油圧制御バルブにて駆動制御するときには、何れかの気筒群で前述のようなオーバラップ量が増大する異常が発生し、その気筒群が失火に至っても他の正常な気筒群が動作し続けるため失火した気筒群の未燃ガスが触媒に流入してしまう。この結果、排気系の温度上昇による触媒の損傷等が起こるという不具合があった。
【０００６】
そこで、この発明はかかる不具合を解決するためになされたもので、複数の気筒群に設けられた複数のバルブタイミング制御機構を複数の油圧制御バルブにて駆動制御する内燃機関において、何れかの気筒群が失火に至っても他の正常な気筒群が動作されることで車両が走行可能であって、失火した気筒群によって排気系の温度上昇による触媒の損傷等の不具合が起こることのない内燃機関用バルブタイミング制御装置の提供を課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の内燃機関用バルブタイミング制御装置によれば、複数の気筒群に設けられた各バルブタイミング制御機構を駆動制御する内燃機関であって、相対回転角演算手段で算出された各相対回転角と目標相対回転角演算手段で算出された目標相対回転角とに基づき偏差演算手段で算出された各偏差が予め設定された正の値からなる第１の所定値と予め設定された負の値からなる第２の所定値との範囲内に入っていない状態が所定期間以上継続したとき、燃料噴射停止手段で複数の気筒群のうち該当する気筒群の燃料噴射が停止される。これにより、複数の気筒群のうち何れかの気筒群でバルブタイミング制御機構によるオーバラップ量が増大する異常が発生し失火に至っても他の正常な気筒群が動作し続けられるため車両は走行可能であって、失火した気筒群は燃料噴射が停止されるため例えば、排気系の温度上昇による触媒の損傷等が防止される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
【０００９】
図１は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関用バルブタイミング制御装置が適用されたＶ型気筒配列の内燃機関を示す概略構成図である。
【００１０】
図１において、内燃機関１０は複数の気筒が図面に垂直方向にＶ字状に配列されたシリンダブロック１１と、このシリンダブロック１１の上部にそれぞれ連結された左側シリンダヘッド１２Ｌ及び右側シリンダヘッド１２Ｒとを有し、左側気筒群ＬＳ及び右側気筒群ＲＳが形成されている。また、内燃機関１０はシリンダブロック１１の各シリンダ内に沿って往復運動されるピストン１３を有し、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、各ピストン１３の往復運動によりクランクシャフト１４が回転される。
【００１１】
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が配設されている。このクランク角センサ４０はクランクシャフト１４に連結された磁性体ロータ（図示略）及び電磁ピックアップ（図示略）から構成されている。なお、磁性体ロータの外周には複数の歯が等角度に形成され、磁性体ロータの歯が電磁ピックアップの近傍を通過する毎にパルス状のクランク角信号が発生される。
【００１２】
更に、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からのクランク角信号の発生回数を計測することで、後述するＥＣＵ（Electronic Control Unit:電子制御装置）７０にてクランクシャフト１４の回転速度（機関回転数ＮＥ）が算出される。
【００１３】
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の頭頂部とによって区画された空間は、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の近傍には、それぞれディストリビュータ１８が配設されている。これら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、所定の割合で発生され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。この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。
【００１４】
そして、各点火プラグ１６はプラグコード（図示略）等を介してディストリビュータ１８と接続され、後述するＥＣＵ７０からの点火信号に基づきイグナイタ１９からシリンダ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信号に同期して各点火プラグ１６に分配される。
【００１５】
また、シリンダブロック１１には内燃機関１０内の冷却水通路を流れる冷却水の冷却水温ＴＨＷを検出する水温センサ４３が配設されている。更に、両シリンダ１２Ｌ，１２Ｒはそれぞれ吸気ポート２２及び排気ポート３２を有し、各吸気ポート２２には吸気通路２０が接続され、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。
【００１６】
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を開閉駆動する右側排気側カムシャフト３３Ｒが配置されている。
【００１７】
更に、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、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。
【００１８】
したがって、内燃機関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，２３Ｒ，３３Ｌ，３３Ｒに回転駆動力が伝達され、各カムシャフト２３Ｌ，２３Ｒ，３３Ｌ，３３Ｒが回転され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。これら各吸気バルブ２１及び各排気バルブ３１はクランクシャフト１４の回転及びピストン１３の往復運動、即ち、吸気行程−圧縮行程−爆発・膨張行程−排気行程からなる内燃機関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。
【００１９】
更に、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、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（図示略）及び電磁ピックアップ（図示略）から構成されている。なお、磁性体ロータの外周には複数の歯が等角度に形成され、磁性体ロータの歯が電磁ピックアップの近傍を通過する毎にパルス状のカム角信号が発生される。このため、例えば、所定気筒の圧縮ＴＤＣ(Top Dead Center：上死点）のＢＴＤＣ（Before Top Dead Center：上死点前）９０°〜３０°の間に吸気側カムシャフト２３の回転に伴うパルス状のカム角信号（相対回転タイミング信号）が検出される。
【００２０】
また、本実施例のシステムでは、左側気筒群ＬＳ及び右側気筒群ＲＳの吸気バルブ２１の開閉タイミングを変更してオーバラップ量を変更するため、左側気筒群ＬＳ及び右側気筒群ＲＳの吸気側タイミングプーリ２７にそれぞれ油圧式のバルブタイミング制御機構（Variable Valve Timming Control Mechanism：以下、『ＶＶＴ』と記す）５０Ｌ，５０Ｒが配設されている。これら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の相対回転角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。なお、便宜上、本実施例では吸気側カムシャフトにＶＶＴを配設した場合についてのみ説明する。
【００２１】
そして、両ＶＶＴ５０Ｌ，５０Ｒにはそれぞれ所定の油圧を供給する油圧制御バルブ（Oil-flow Control Valve：以下『ＯＣＶ』と記す）８０Ｌ，８０Ｒ、その供給される作動油を濾過するオイルフィルタ６６Ｌ，６６Ｒ、作動油をオイルパン６５内から吸上げる油圧ポンプ６４Ｌ，６４Ｒが接続されている。
【００２２】
吸気通路２０の上流の空気取入れ側にはエアクリーナ２４が接続され、その途中にはアクセルペダル（図示略）の操作量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。このスロットルバルブ２６が開閉駆動されることで内燃機関１０への吸気量（吸入空気量）が調整される。また、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開度センサ４５が配設され、そ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。このサージタンク２５には内部の吸気圧ＰＭを検出する吸気圧センサ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（図示略）から圧送される燃料が供給されている。
【００２３】
したがって、内燃機関１０の作動時には、吸気通路２０にはエアクリーナ２４によって清浄化された空気が取込まれ、その空気の取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、この混合気は吸入行程における吸気バルブ２１の開弁動作に伴って燃焼室１５内に吸入される。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に配設された触媒等の浄化装置を通過したのち大気中に排出される。
【００２４】
次に、本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関用バルブタイミング制御装置におけるＶＶＴ５０Ｌ，５０Ｒの構成について、図２を参照して説明する。なお、左側気筒群ＬＳにおけるＶＶＴ５０Ｌと右側気筒群ＲＳにおけるＶＶＴ５０Ｒとは同様の構成であるため、便宜上、図２では、単にＶＶＴ５０等と左右を区別することなく、吸気側カムシャフト２３の近傍の断面及びＶＶＴ５０の制御システム全体を示す。
【００２５】
ＶＶＴ５０の制御システム全体としては、ＶＶＴ５０、このＶＶＴ５０に対して駆動力を印加するＯＣＶ８０、クランク角信号を検出するクランク角センサ４０やカム角信号を検出するカム角センサ４４、各種センサ信号に基づいてＯＣＶ８０を駆動制御するＥＣＵ７０からなる。
【００２６】
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、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の先端部の近傍には、吸気側タイミングプーリ２７が相対回転自在に装着され、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により一体回転自在に取着されている。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により一体回転自在に取着され、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を掛装するための多数の外歯２７ａが形成されている。
【００２７】
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は略円環形状で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の軸方向へ往復回転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。
【００２８】
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は何れも、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。即ち、歯５２ａと歯５９ａとが互いに噛合され、歯５６ｂと歯５９ｂとが互いに噛合されるヘリカルスプラインが構成されている。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の軸方向に移動され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に対して相対移動される。
【００２９】
空間Ｓには、リングギヤ５９を軸方向へ移動させるため、リングギヤ５９は先端側に第１油圧室６０、基端側に第２油圧室６１をそれぞれ有している。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。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から吸上げられた作動油が所定の圧力でオイルフィルタ６６を介して供給される。また、各油圧供給路６２，６３を介して各油圧室６０，６１に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。
【００３０】
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作動油の流れ方向が切替えられる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がデューティ比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に供給される油圧の大きさが調整される。
【００３１】
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、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と接続されている。更に、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作動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作動油の流れを許容するパセージ８４ｂ及び２つのパセージ８４ｃとを有している。
【００３２】
これらの構成からなるＶＶＴ５０では、ＯＣＶ８０が駆動制御され、スプール８４が図２の左方向に移動された場合には、パセージ８４ｂによってタンクポート８５ｔとＡポート８５ａとが連通され、第１油圧供給孔５１ａに作動油が供給される。そして、第１油圧供給孔５１ａに供給された作動油は第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。これと同時に、パセージ８４ｃによってＢポート８５ｂとリザーバポート８５ｒとが連通され、第２油圧室６１内の作動油は第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。
【００３３】
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２の右方向）に回転しながら移動され、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の相対回転角（変位角）が変更され、吸気側カムシャフト２３は最遅角側の相対回転角から最進角側の相対回転角に向けて変位され、吸気バルブ２１を開閉するバルブタイミングが進角される。このように、バルブタイミングが進角された吸気バルブ２１は、排気バルブ３１が開弁されている期間に重ねて開弁されることとなり、吸気バルブ２１と排気バルブ３１とが同時に開弁状態となるオーバラップ期間が拡大される。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に当接され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に当接され停止された際に、吸気バルブ２１の開弁タイミングが最も早くなる。
【００３４】
一方、ＯＣＶ８０が駆動制御され、スプール８４が図２の右方向に移動された場合には、パセージ８４ｂによってタンクポート８５ｔとＢポート８５ｂとが連通され、第２油圧供給孔５１ｂに作動油が供給される。そして、第２油圧供給孔５１ｂに供給された作動油は第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る。これと同時に、パセージ８４ｃによってＡポート８５ａとリザーバポート８５ｒとが連通され、第１油圧室６０内の作動油は第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。
【００３５】
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２の左方向）に回転しながら移動され、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の相対回転角（変位角）が変更され、吸気側カムシャフト２３は最進角側の相対回転角から最遅角側の相対回転角に向けて変位され、吸気バルブ２１を開閉するバルブタイミングが遅角される。
【００３６】
このようにして、吸気バルブ２１を開閉するバルブ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とが同時に開弁状態となるオーバラップ期間が縮小、あるいは除去される。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に当接されることによって規制され、リングギヤ５９がハウジング５６に当接され停止された際に、吸気バルブ２１の開弁タイミングが最も遅くなる。
【００３７】
上記ＶＶＴ５０により変更される吸気バルブ２１を開閉する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信号（相対回転タイミング信号）とクランク角センサ４０から出力されるクランク角信号（基準タイミング信号）とに基づいて算出される。
【００３８】
即ち、例えば、ＥＣＵ７０にカム角信号が入力されたのち、最初に入力されたクランク角信号を基準タイミング信号と認識し、カム角信号が入力されてからクランク角信号が入力されるまでに要する時間が内燃機関１０の機関回転数ＮＥを用いて計測される。そして、この時間を既知の時間とクランク角との関係を用い相対回転角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の実相対回転角ＶＴＢが算出されるのである。
【００３９】
次に、本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関用バルブタイミング制御装置の電気的構成について図３のブロック図を参照して説明する。
【００４０】
図３において、ＥＣＵ７０は、周知の中央処理装置としてのＣＰＵ７１、制御プログラムを格納したＲＯＭ７２、各種データを格納するＲＡＭ７３、Ｂ／Ｕ（バックアップ）ＲＡＭ７４等を中心に論理演算回路として構成され、各種センサからの検出信号を入力する入力回路７５及び各種アクチュエータに制御信号を出力する出力回路７６等に対しバス７７を介して接続されている。
【００４１】
入力回路７５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、左側カム角センサ４４Ｌ、右側カム角センサ４４Ｒ、スロットル開度センサ４５、吸気圧センサ４６等からの出力信号が入力されている。ここで、各センサから出力信号がアナログ信号であるときには、入力回路７５内の図示しないＡ／Ｄ変換器によってディジタル信号に変換されたのちバス７７に出力される。また、出力回路７６からの出力信号はインジェクタ１７、イグナイタ１９、左側ＯＣＶ８０Ｌ、右側ＯＣＶ８０Ｒ等のアクチュエータに出力されている。これらアクチュエータはＣＰＵ７１による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、本実施例では、ＶＶＴ５０Ｌの制御はＯＣＶ８０Ｌの駆動制御、ＶＶＴ５０Ｒの制御はＯＣＶ８０Ｒの駆動制御によってそれぞれ独立して実行される。
【００４２】
次に、本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関用バルブタイミング制御装置で使用されているＥＣＵ７０内のＣＰＵ７１における左側気筒群ＬＳのＶＶＴ５０Ｌに対するバルブタイミング制御の処理手順を示す図４のフローチャートに基づいて説明する。なお、図４のバルブタイミング制御ルーチンは、左側気筒群ＬＳのＶＶＴ５０Ｌにおける実相対回転角ＶＴＢ1 と右側気筒群ＲＳのＶＶＴ５０Ｒにおける実相対回転角ＶＴＢ2 との偏差を減少させるため左側気筒群ＬＳのＶＶＴ５０Ｌにおける相対回転速度を補正するものである。また、このバルブタイミング制御ルーチンは所定時間毎にＥＣＵ７０内のＣＰＵ７１にて繰返し実行される。
【００４３】
図４において、まず、ステップＳ１０１で、吸気圧センサ４６で検出された吸気圧ＰＭ信号、水温センサ４３で検出された冷却水温ＴＨＷ信号、クランク角センサ４０で検出されたクランク角信号及び気筒判別センサ４２により検出された基準位置信号に基づき算出された機関回転数ＮＥ信号が読込まれる。次にステップＳ１０２に移行して、ステップＳ１０１で読込まれた吸気圧ＰＭ、冷却水温ＴＨＷ及び機関回転数ＮＥに基づきＲＯＭ７２に予め格納されているマップから目標相対回転角ＶＴＴが算出される。次にステップＳ１０３に移行して、クランクシャフト１４に対する左側吸気側カムシャフト２３Ｌの実際の相対回転角を表す第１実相対回転角ＶＴＢ1 が、基準タイミング信号（クランク角信号）と相対回転タイミング信号（カム角信号）とに基づいて次のように算出される。
【００４４】
まず、左側カム角センサ４４Ｌで検出された相対回転タイミング信号がＥＣＵ７０に読込まれたのち、最初にクランク角センサ４０で検出されたクランク角信号（基準タイミング信号）がＥＣＵ７０に読込まれるまでの信号間隔（パルス信号間隔）が、機関回転数ＮＥを用いて時間として計測される。次に、クランク角と時間（機関回転数ＮＥ）との既知の関係を用いることによって、計測された時間がクランク角に対するカム角である実相対回転角ＶＴＢに換算されるのである。
【００４５】
次にステップＳ１０４に移行して、第１実相対回転角ＶＴＢ1 から目標相対回転角ＶＴＴが減算され第１偏差Ｋ1 が算出される。次にステップＳ１０５に移行して、ステップＳ１０４で算出された第１偏差Ｋ1 の絶対値が左側気筒群ＬＳのＶＶＴ５０Ｌの異常を判定するための最大偏差Ｋmax を越えているかが判定される。ステップＳ１０５の判定条件が成立し、第１偏差Ｋ1 の絶対値が最大偏差Ｋmax を越えているときにはステップＳ１０６に移行し、カウンタＣ1 がインクリメントされる。一方、ステップＳ１０５の判定条件が成立せず、第１偏差Ｋ1 の絶対値が最大偏差Ｋmax 以下であるときにはステップＳ１０７に移行し、カウンタＣ1 がクリアされる。
【００４６】
ステップＳ１０６またはステップＳ１０７における処理ののち、ステップＳ１０８に移行し、カウンタＣ1 値が異常を判定するための最大カウンタＣmax 値以上であるかが判定される。ステップＳ１０８の判定条件が成立し、カウンタＣ1 値が最大カウンタＣmax 値以上であるときにはステップＳ１０９に移行し、最大カウンタＣmax 値がカウンタＣ1 のカウンタ値とされる。次にステップＳ１１０に移行し、左側気筒群ＬＳのインジェクタ１７に対する通電カット処理が実行され、本ルーチンを終了する。なお、ステップＳ１１０の通電カット処理においては、運転者等に内燃機関異常としてランプ等による警告通知処理を含むものであってもよい。
【００４７】
次に、本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関用バルブタイミング制御装置で使用されているＥＣＵ７０内のＣＰＵ７１における右側気筒群ＲＳのＶＶＴ５０Ｒに対するバルブタイミング制御の処理手順を示す図５のフローチャートに基づいて説明する。なお、図５のバルブタイミング制御ルーチンは、左側気筒群ＬＳのＶＶＴ５０Ｌにおける実相対回転角ＶＴＢ1 と右側気筒群ＲＳのＶＶＴ５０Ｒにおける実相対回転角ＶＴＢ2 との偏差を減少させるため右側気筒群ＲＳのＶＶＴ５０Ｒにおける相対回転速度を補正するものである。また、このバルブタイミング制御ルーチンは上述の左側気筒群ＬＳのＶＶＴ５０Ｌに対する制御ルーチンと同様な処理を実行するものであり、所定時間毎にＥＣＵ７０内のＣＰＵ７１にて繰返し実行される。
【００４８】
図５において、まず、ステップＳ２０１で、吸気圧センサ４６で検出された吸気圧ＰＭ信号、水温センサ４３で検出された冷却水温ＴＨＷ信号、クランク角センサ４０で検出されたクランク角信号及び気筒判別センサ４２により検出された基準位置信号に基づき算出された機関回転数ＮＥ信号が読込まれる。次にステップＳ２０２に移行して、ステップＳ２０１で読込まれた吸気圧ＰＭ、冷却水温ＴＨＷ及び機関回転数ＮＥに基づきＲＯＭ７２に予め格納されているマップから目標相対回転角ＶＴＴが算出される。次にステップＳ２０３に移行して、クランクシャフト１４に対する右側吸気側カムシャフト２３Ｒの実際の相対回転角を表す第２実相対回転角ＶＴＢ2 が、基準タイミング信号（クランク角信号）と相対回転タイミング信号（カム角信号）とに基づいて算出される。
【００４９】
次にステップＳ２０４に移行して、第２実相対回転角ＶＴＢ2 から目標相対回転角ＶＴＴが減算され第２偏差Ｋ2 が算出される。次にステップＳ２０５に移行して、ステップＳ２０４で算出された第２偏差Ｋ2 の絶対値が右側気筒群ＲＳのＶＶＴ５０Ｒの異常を判定するための最大偏差Ｋmax を越えているかが判定される。ステップＳ２０５の判定条件が成立し、第２偏差Ｋ2 の絶対値が最大偏差Ｋmax を越えているときにはステップＳ２０６に移行し、カウンタＣ2 がインクリメントされる。一方、ステップＳ２０５の判定条件が成立せず、第２偏差Ｋ2 の絶対値が最大偏差Ｋmax 以下であるときにはステップＳ２０７に移行し、カウンタＣ2 がクリアされる。
【００５０】
ステップＳ２０６またはステップＳ２０７における処理ののち、ステップＳ２０８に移行し、カウンタＣ2 値が異常を判定するための最大カウンタＣmax 値以上であるかが判定される。ステップＳ２０８の判定条件が成立し、カウンタＣ2 値が最大カウンタＣmax 値以上であるときにはステップＳ２０９に移行し、最大カウンタＣmax 値がカウンタＣ2 のカウンタ値とされる。次にステップＳ２１０に移行し、右側気筒群ＲＳのインジェクタ１７に対する通電カット処理が実行され、本ルーチンを終了する。なお、ステップＳ２１０の通電カット処理においては、運転者等に内燃機関異常としてランプ等による警告通知処理を含むものであってもよい。
【００５１】
このように、本実施例の内燃機関用バルブタイミング制御装置は、左側気筒群ＬＳ及び右側気筒群ＲＳを有する内燃機関１０の駆動軸としてのクランクシャフト１４から左側気筒群ＬＳ及び右側気筒群ＲＳの吸気バルブ２１を開閉する従動軸としての左側吸気側カムシャフト２３Ｌ及び右側吸気側カムシャフト２３Ｒに駆動力を伝達する吸気側タイミングプーリ２７等からなる駆動力伝達系に設けられ、左側吸気側カムシャフト２３Ｌ及び右側吸気側カムシャフト２３Ｒを所定角度範囲内で相対回転自在なＶＶＴ５０Ｌ，５０Ｒと、クランクシャフト１４の回転角を検出する駆動軸回転角検出手段としてのクランク角センサ４０と、左側吸気側カムシャフト２３Ｌ及び右側吸気側カムシャフト２３Ｒの回転角を検出する従動軸回転角検出手段としてのカム角センサ４４Ｌ，４４Ｒと、クランク角センサ４０で検出されたクランクシャフト１４の回転角とカム角センサ４４Ｌ，４４Ｒで検出された左側吸気側カムシャフト２３Ｌ及び右側吸気側カムシャフト２３Ｒの回転角との位相差である実相対回転角ＶＴＢ1,ＶＴＢ2 を算出するＥＣＵ７０にて達成される複数の相対回転角演算手段と、内燃機関１０の運転状態を表す吸気圧ＰＭ、冷却水温ＴＨＷ及び機関回転数ＮＥに応じてクランクシャフト１４の回転角と左側吸気側カムシャフト２３Ｌ及び右側吸気側カムシャフト２３Ｒの回転角との目標とする位相差である目標相対回転角ＶＴＴを算出するＥＣＵ７０にて達成される目標相対回転角演算手段と、前記複数の相対回転角演算手段で算出された実相対回転角ＶＴＢ1,ＶＴＢ2 と前記目標相対回転角演算手段で算出された目標相対回転角ＶＴＴとの偏差Ｋ1,Ｋ2 を算出するＥＣＵ７０にて達成される複数の偏差演算手段と、前記複数の偏差演算手段で算出された偏差Ｋ1,Ｋ2 に応じて各制御回転角を算出し、ＶＶＴ５０Ｌ，５０Ｒにより左側吸気側カムシャフト２３Ｌ及び右側吸気側カムシャフト２３Ｒを相対回転するＥＣＵ７０にて達成される複数の相対回転角制御手段と、前記複数の偏差演算手段で算出された偏差Ｋ1,Ｋ2 が予め設定された第１の所定値としての＋Ｋmax 以上または予め設定された第２の所定値としての−Ｋmax 以下の状態が所定期間Ｃmax 以上継続したとき、左側気筒群ＬＳ及び右側気筒群ＲＳの気筒群のうち該当する気筒群の燃料噴射を停止するＥＣＵ７０にて達成される燃料噴射停止手段とを具備するものである。
【００５２】
即ち、左側気筒群ＬＳ及び右側気筒群ＲＳに設けられたＶＶＴ５０Ｌ，５０ＲをＯＣＶ８０Ｌ，８０Ｒにて駆動制御する内燃機関１０において、相対回転角演算手段を達成するＥＣＵ７０で算出された実相対回転角ＶＴＢ1,ＶＴＢ2 と目標相対回転角演算手段を達成するＥＣＵ７０で算出された目標相対回転角ＶＴＴとに基づき偏差演算手段を達成するＥＣＵ７０で算出された偏差Ｋ1,Ｋ2 が予め設定された第１の所定値としての＋Ｋmax 以上または予め設定された第２の所定値としての−Ｋmax 以下の状態が所定期間Ｃmax 以上継続したとき、燃料噴射停止手段を達成するＥＣＵ７０で左側気筒群ＬＳ及び右側気筒群ＲＳのうち該当する気筒群の燃料噴射が停止される。これにより、左側気筒群ＬＳ及び右側気筒群ＲＳのうち何れかの気筒群でオーバラップ量が増大する異常が発生し失火に至っても他の正常な気筒群が動作し続けられるため車両は走行可能であって、失火した気筒群は燃料噴射が停止されるため排気系の温度上昇による触媒の損傷等が防止される。
【００５３】
ところで、上記実施例では、Ｖ型気筒配列の左側気筒群ＬＳと右側気筒群ＲＳとにそれぞれＶＶＴ５０Ｌ，５０Ｒを配設した内燃機関としたが、本発明を実施する場合には、これに限定されるものではなく、直列気筒配列におけるカムシャフトを前後で分断し、前側気筒群と後側気筒群とにそれぞれＶＶＴ５０を配設した内燃機関に適用してもよい。
【００５４】
また、上記実施例では、左側気筒群ＬＳと右側気筒群ＲＳとに２つのＶＶＴ５０Ｌ，５０Ｒを配設した内燃機関としたが、本発明を実施する場合には、これに限定されるものではなく、更に、気筒群を前後で分断し、左前側気筒群、右前側気筒群、左後側気筒群、右後側気筒群とし４つのＶＶＴ５０を配設する等、３つ以上のＶＶＴ５０を配設した内燃機関に適用してもよい。即ち、本発明は、独立して制御される複数のＶＶＴ５０間に生じる実相対回転角ＶＴＢの差を減少させる内燃機関用バルブタイミング制御装置であり、１つの内燃機関１０にＶＶＴ５０が幾つ配設されていても同様の効果を発揮し得るからである。
【００５５】
そして、上記実施例では、相対回転タイミング信号を各カム角センサ４４Ｌ，４４Ｒにより検出し、基準位置信号を気筒判別センサ４２によって検出しているが、カム角センサと気筒判別センサとを兼用する構成であってもよい。この場合には、センサの部品点数を削減することができる。
【００５６】
更に、上記実施例では、ＶＶＴ５０Ｌ，５０Ｒとして油圧によってクランクシャフト１４に対する両吸気側カムシャフト２３Ｌ，２３Ｒの相対回転角を変更させ、吸気バルブ２１を開閉するバルブタイミングを変更する機構を用いているが、本発明を実施する場合には、これに限定されるものではなく、ステップモータ等の他のアクチュエータによってクランクシャフト１４に対する両吸気側カムシャフト２３Ｌ，２３Ｒの相対回転角を変更させてもよい。
【００５７】
更にまた、上記実施例では、吸気バルブ２１を開閉するバルブタイミングを可変制御することによりオーバラップ期間を変更する構成としたが、本発明を実施する場合には、これに限定されるものではなく、排気バルブ３１を開閉するバルブタイミングを可変制御することにより、あるいは、吸気バルブ２１及び排気バルブ３１を開閉するバルブタイミングを共に可変制御することによりオーバラップ期間を変更する構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関用バルブタイミング制御装置が適用されたＶ型内燃機関を示す概略構成図である。
【図２】 図２は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関用バルブタイミング制御装置におけるＶＶＴを示す概略構成図である。
【図３】 図３は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関用バルブタイミング制御装置における電気的構成を示すブロック図である。
【図４】 図４は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関用バルブタイミング制御装置で使用されているＥＣＵ内のＣＰＵにおける左側気筒群のＶＶＴに対するバルブタイミング制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】 図５は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関用バルブタイミング制御装置で使用されているＥＣＵ内のＣＰＵにおける右側気筒群のＶＶＴに対するバルブタイミング制御の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０ 内燃機関
１４ クランクシャフト（駆動軸）
２１ 吸気バルブ
２３Ｌ，２３Ｒ 吸気側カムシャフト（従動軸）
２７ 吸気側タイミングプーリ
４０ クランク角センサ（駆動軸回転角検出手段）
４４Ｌ，４４Ｒ カム角センサ（従動軸回転角検出手段）
５０Ｌ，５０Ｒ ＶＶＴ（バルブタイミング制御機構）
７０ ＥＣＵ（電子制御装置）
ＬＳ，ＲＳ 気筒群

Claims (1)

1. 複数の気筒群を有する内燃機関の駆動軸から前記各気筒群の吸気バルブまたは排気バルブの少なくともいずれか一方を開閉する複数の従動軸に駆動力を伝達する駆動力伝達系に設けられ、前記各従動軸を所定角度範囲内で相対回転自在な複数のバルブタイミング制御機構と、
   前記駆動軸の回転角を検出する駆動軸回転角検出手段と、前記各従動軸の回転角を検出する複数の従動軸回転角検出手段と、
   前記駆動軸回転角検出手段で検出された前記駆動軸の回転角と前記複数の従動軸回転角検出手段で検出された前記各従動軸の回転角との位相差である各相対回転角を算出する複数の相対回転角演算手段と、
   前記内燃機関の運転状態に応じて前記駆動軸の回転角と前記各従動軸の回転角との目標とする位相差である目標相対回転角を算出する目標相対回転角演算手段と、
   前記複数の相対回転角演算手段で算出された前記各相対回転角と前記目標相対回転角演算手段で算出された前記目標相対回転角との各偏差を算出する複数の偏差演算手段と、
   前記複数の偏差演算手段で算出された各偏差に応じて各制御回転角を算出し、前記各バルブタイミング制御機構により前記各従動軸を相対回転する複数の相対回転角制御手段と、
   前記複数の偏差演算手段で算出された前記各偏差が予め設定された正の値である第１の所定値と予め設定された負の値である第２の所定値との範囲に入っていない状態が所定期間以上継続したとき、前記複数の気筒群のうち該当する気筒群の燃料噴射を停止する燃料噴射停止手段と
   を具備することを特徴とする内燃機関用バルブタイミング制御装置。

Images