JP4029509B2 - 内燃機関の出力可変機構制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数の気筒群を有する内燃機関において、独立して駆動される出力可変機構を気筒群毎に設けて、これらの出力可変機構を駆動制御する制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、可変バルブタイミング機構や可変吸気機構などの出力可変機構を備え、内燃機関（以下、エンジン）の運転状態や車両の走行状態などに応じて、これらの出力可変機構を適宜駆動制御するようにした内燃機関（以下、エンジンという）が周知である。
【０００３】
そして、例えば特開平６−２２９２１２号公報や特開平１０−１４１０９７号公報に、左右一対のバンク（気筒列）を有するＶ型エンジンにおいて、左右のバンクそれぞれに可変バルブタイミング機構を備え、各可変バルブタイミング機構を運転状態に応じて独立して駆動し、各バンクにおけるそれぞれのバルブタイミングを可変とするエンジンのバルブタイミング制御装置が開示されているように、気筒列などの気筒群を複数有するエンジンにおいて、気筒群毎に出力可変機構を備え、この各出力可変機構を独立して駆動するエンジンの出力可変機構制御装置が公知である。
【０００４】
また、例えば特開平２−４２１０７号公報に、実際のバルブタイミングが運転状態に応じた目標バルブタイミングに所定時間合致していない場合に異常であると判定し、異常に対応したフェールセーフ制御を行なうバルブタイミング制御装置が開示されているように、出力可変機構の実駆動状態と目標駆動状態とが合致していない場合に異常と判定し、フェールセーフ制御を行なう出力可変機構制御装置が公知である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したＶ型エンジンのように、気筒列などの気筒群を複数有するエンジンにおいて、各気筒群毎に出力可変機構を設けて、これらの出力可変機構がそれぞれ独立して駆動される出力可変機構制御装置において、全ての出力可変機構に異常が生じる場合には、上述した異常判定方法により、出力可変機構の異常を判定することができるが、いずれかの出力可変機構のみが異常を生じた場合には、その出力可変機構のみが異常であると判定し、その出力可変機構に対してのみフェールセーフ制御が行なわれることとなる。このように、異常が生じた出力可変機構のみにフェールセーフ制御が行なわれると、各気筒群間での出力特性に差が生じ、振動などの課題が生じる。
【０００６】
この気筒群間での出力特性の差を無くすために、特開平１−１１０８１７号公報に記載の従来技術のように、ある気筒群における出力可変機構に異常が生じた場合には、他の気筒群における正常な出力可変機構の駆動状態を異常が生じた出力可変機構の駆動状態に揃えるようにして、気筒群間での出力特性を同一にするフェールセーフ制御を行なうことも考えられる。
【０００７】
しかし、正常な出力可変機構の駆動状態を異常が生じた出力可変機構の駆動状態に揃えると、異常が生じた出力可変機構の駆動状態が高速駆動状態で固結した場合には、全ての気筒群における出力可変機構が高速駆動状態となる。このように、全ての出力可変機構が高速駆動状態となると、エンジンの低回転状態のときに混合気が排気側に通過したり実圧縮比が低下するなどして燃焼安定性が悪くなるなり、アイドリングが安定しなくなったりするばかりでなく、エンジン振動が大きくなるといった課題が生じる。
【０００８】
本発明は、上述した課題に鑑み創案されたもので、複数の気筒群を有する内燃機関の気筒群毎に設けられた出力可変機構を運転状態に応じて制御する内燃機関の出力可変機構制御装置において、出力可変機構の異常が判定されると、この異常に対する最適なフェールセーフ制御を行なえるようにすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の本発明は、複数の気筒群を有する内燃機関の前記各気筒群に設けられ、独立して駆動される出力可変機構と、前記各出力可変機構のそれぞれの実駆動状態を検出する実駆動状態検出手段と、前記各出力可変機構の目標駆動状態を前記内燃機関の運転状態に応じて設定する目標駆動状態設定手段と、前記各出力可変機構の前記実駆動状態が前記目標駆動状態となるように各出力可変機構を駆動制御する駆動手段と、前記各出力可変機構の異常を判定する異常判定手段と、前記異常判定手段により前記各出力可変機構の少なくともいずれかに異常が生じたと判定されると、全ての前記出力可変機構における各目標駆動状態を最低速駆動状態に変更する異常時変更手段とを備え、前記目標駆動状態設定手段が、前記各出力可変機構の目標駆動状態を同一的に設定するとともに、前記異常判定手段が、前記各出力可変機構における前記目標駆動状態と前記実駆動状態との偏差を算出し、前記各出力可変機構間での前記偏差の最大ばらつき値を算出し、該最大ばらつき値が所定値よりも大きいときに前記出力可変機構が異常であると判定することを特徴とする。
【００１２】
請求項２の本発明は、請求項１のものにおいて、前記異常時変更手段により、前記目標駆動状態が最低速駆動状態に変更されると、前記内燃機関の点火時期と燃料噴射との少なくとも一つが前記出力可変機構の最低速駆動状態に対応して制御されることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態を説明する。
図１は、本発明の出力可変機構制御装置を有するエンジンの概略構成図を示す。図１に示すように、この実施形態におけるエンジン１は、多気筒Ｖ型エンジンで構成されており、各気筒は同気筒数ずつクランクシャフト２を中心に左右２つの位置に分けて配置されて左右各バンク３ａ，３ｂを構成している。
【００１４】
右バンク３ａには、カムシャフト４ａ，４ａ′によって開閉駆動される吸気バルブ及び排気バルブの開閉タイミング（バルブタイミング）を可変にする可変動弁機構（バルブタイミング可変機構）５ａが、左バンク３ｂには、カムシャフト４ｂ，４ｂ′によって開閉駆動される吸気バルブ及び排気バルブの開閉タイミング（バルブタイミング）を可変にする可変動弁機構（バルブタイミング可変機構）５ｂが、それぞれ出力可変機構の一例として設けられている。そして、各バルブのバルブタイミングは、このバルブタイミング可変機構５ａ，５ｂにより連続可変に制御される。
【００１５】
図２は、バルブタイミング可変機構５ａの要部を示し、１気筒当たり２個の吸気バルブと２個の排気バルブを備える多気筒エンジンにおける１つの気筒の吸気バルブの開弁を制御する動弁機構の斜視図を示す。
エンジン動力により回転駆動されるカムプーリ６に結合されるカムシャフト４ａに、両端に２つのカム部７ａ，７ｂが一体に形成されている中空軸状のカムローブ７が相対回転可能に外嵌されるとともに、一側端には回転中心がカムシャフト４ａの回転中心から所定量偏心している環状の偏心スペーサ８が相対回転可能に外嵌されている。偏心スペーサ８には、コントロールギヤ９が一体に設けられ、偏心スペーサ８の回転中心を中心に回転可能なハーモニックリング１０が相対回転可能に外嵌されている。
【００１６】
ハーモニックリング１０には、１つの直径上の両側に大孔１０ａと小孔１０ｂとが穿設され、大孔１０ａには一端がカムシャフト４ａに嵌合固定されたカム軸側スライダ１１が相対回転可能に嵌合され、小孔１０ｂにはカム部７ａに設けられたガイド溝７ｃに半径方向に摺動可能に嵌合されるカムローブ側スライダ１２が相対回転可能に嵌合される。
【００１７】
カムシャフト４ａと平行にコントロールシャフト１３が配置され、該コントロールシャフト１３には、コントロールギア９と噛合する小ギヤ１４が設けられるとともに、一端には角度センサを内蔵する駆動手段としてのアクチュエータ１５ａの駆動軸が連結されている。このアクチュエータ１５ａは、電気モータが使用され、エンジン１のシリンダヘッドに固定されている。
【００１８】
電子制御装置（以下、ＥＣＵ）１６は、クランク角センサ１７により検出されるエンジン回転数Ｎｅ，スロットルポジションセンサ（以下、ＴＰＳ）１８から検出されるスロットル開度θｔｈ等の運転情報を入力し、エンジン１の運転情報に応じてアクチュエータ１５ａを駆動する。アクチュエータ１５ａが駆動されると、偏心スペーサ１０の回転中心がカムシャフト４ａの回転中心に対して偏心されることとなる。そして、ＥＣＵ１６は、エンジン１が低回転状態にあるときに、開弁期間が短くなるように、また、エンジン１が高回転状態にあるときには、開弁期間が長くなるようにアクチュエータ１５ａを駆動して、開弁期間は、図３に示すように、運転状態に応じて連続的に可変制御されることとなる。なお、本実施形態におけるアクチュエータ１５ａは、電気モータに限るものではなく、例えば油圧モータでもよい。また、詳細な構造については、特表再９６−３７６８９号公報に記載されているものと同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。
【００１９】
なお、エンジン１の右バンク３ａにおける排気側のカムシャフト４ａ′も吸気側のカムシャフト４ａと同様に構成されており、同一のアクチュエータ１５ａによって排気バルブの開弁期間が可変制御されるように構成されている。さらに、左バンク３ｂにおける吸気側及び排気側のカムシャフト４ｂ，４ｂ′も同様に構成され、アクチュエータ１５ｂにより右バンク３ａと同様に吸気弁及び排気弁のバルブタイミングを可変制御するバルブタイミング可変機構５ｂが設けられている。
【００２０】
このように本実施形態におけるエンジン１には、右バンク３ａ及び左バンク３ｂにそれぞれバルブタイミング可変機構５ａ，５ｂが設けられており、これらのバルブタイミング可変機構５ａ，５ｂは、それぞれのアクチュエータ１５ａ，１５ｂによって、独立して制御される構成となっている。なお、上述した実施形態では、アクチュエータ１５ａ，１５ｂによって、吸気弁及び排気弁の開弁期間を同時に可変制御する構成の例を説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、吸気弁及び排気弁の一方（例えば吸気弁）の開弁期間のみが可変制御されたり、吸気弁と排気弁との開弁期間をそれぞれ独立して制御するようにアクチュエータを吸気弁用と排気弁用とにそれぞれ別個に設けるようにしてもよい。
【００２１】
また、図１に示すように、ＥＣＵ１６には、吸気管１９に設けられた吸気温センサ２０及び吸気圧センサ２１から検出される吸気温Ｔｉ，吸気圧Ｐｉや、右バンク３ａのカムシャフト４ａ′側に設けられるカムポジションセンサ２２かた検出されるカムシャフトの回転速度Ｎｃ及びカムポジションＰｃや、バルブタイミング可変機構５ａ，５ｂに設けられるポジションセンサ２３ａ，２３ｂから検出されるそれぞれのアクチュエータ１５ａ，１５ｂのポジション（実ポジション）Ｐｒａ，Ｐｒｂが入力される。また、図示しないが、水温センサやノックセンサや車速センサなどを設けて、エンジン冷却水温度やノック状態や車速などを入力するようにしてもよい。
【００２２】
ＥＣＵ１６は、各種センサからの入力情報に基づき、吸気バルブや排気バルブの開弁特性（バルブ開閉タイミングや開弁期間）をエンジン１の運転状態に応じた最適な開弁特性とするために、最小開弁期間から最大開弁期間まで連続的に又は段階的に変更するようにバルブタイミング可変機構５ａ，５ｂのそれぞれのアクチュエータ１５ａ，１５ｂに駆動信号を出力する。
【００２３】
つまり、バルブタイミング可変機構５ａのコントロールディスク９の回転位相が、クランク角センサ１７で検出されたエンジン回転数Ｎｅに基づいて、制御手段１６により最適な状態に制御される。
また、ＥＣＵ１６は、点火時期や燃料噴射などのエンジン１の燃焼制御にかかる制御要素１０１を、エンジン１の運転状態に応じて最適に制御するように制御要素１０１に駆動信号を出力する。この制御要素１０１への駆動信号は、ＥＣＵ１６内のマップ格納手段１０２に格納された複数のマップを用いて制御要素１０１に出力される。
【００２４】
つまり、点火時期や燃料噴射等のエンジン１の制御要素１０１は、クランク角センサ１７や吸気圧センサ２１によって検出されるエンジン回転数Ｎｅ及び吸気圧（吸気管内圧）Ｐｉなどのエンジンの運転状態に応じて駆動制御される。また、吸気弁や排気弁といったバルブの開弁特性を制御しうる場合には、エンジンの運転状態（エンジン回転数Ｎｅ及び吸気圧Ｐｉ等）のみならず開弁特性にも応じて点火時期や燃料噴射等の制御要素が駆動制御される。
【００２５】
点火時期や燃料噴射等の制御要素１０１を、エンジン１の運転状態（エンジン回転数Ｎｅ及び吸気圧Ｐｉ等）と開弁特性とに応じて駆動制御する場合、開弁特性がエンジン回転数Ｎｅに対して最適な開弁特性となっていれば、開弁特性がエンジン回転数Ｎｅに対して一意的に決まることになり、エンジン回転数Ｎｅ及び吸気圧Ｐｉ等がわかれば、この運転状態に対応して開弁特性が決まり、さらに、この運転状態及び開弁特性に最適な点火時期や燃料噴射等の制御要素も決まる。
【００２６】
そこで、バルブタイミング可変機構５ａ，５ｂの実際の駆動状態（例えばコントロールディスク９の回転位相角）を検出する実駆動状態検出手段としてポジションセンサ２３ａ，２３ｂが設けられており、ＥＣＵ１６は、このポジションセンサ２３ａ，２３ｂで検出されたバルブタイミング可変機構５ａ，５ｂの実駆動状態が最適な状態、即ち、開弁特性がエンジンの運転状態（エンジン回転数Ｎｅ）に応じた最適な状態にある場合には、図４に示すマップ格納手段１０２における最適開弁特性時の最適開弁期間時マップ（最適弁開角時マップ、略して最適マップ）を用いて、点火時期や燃料噴射（体積効率）等の制御要素を設定するようになっている。
【００２７】
マップ格納手段１０２には、エンジン１の運転状態（即ち、エンジン回転数Ｎｅ，吸気圧Ｐｉ及び開弁特性）に対する点火時期や燃料噴射等の制御要素の最適値（制御要素データ）を対応させた最適弁開角時マップや、最小弁開角時マップ，最大弁開角時マップが格納が記憶されている。
この最適弁開角マップは、開弁特性がエンジンの運転状態（エンジン回転数Ｎｅ）に応じた最適な状態にある場合に、エンジン回転数Ｎｅ及び吸気圧Ｐｉに対して点火時期や燃料噴射等の制御要素を与えるものであり、これらの点火時期や燃料噴射（体積効率）等の制御要素は、エンジン回転数Ｎｅ及び吸気圧Ｐｉのみならず開弁特性に対しても最適な値に設定されるようになっている。
【００２８】
また、最小弁開角時マップ（以下、最低速マップ）とは、コントロールディスク９の調整により、バルブが最小弁開角（第１の開弁特性又は最小開弁期間）となっている場合に、この開弁特性、及び、検出されたエンジン回転数Ｎｅ及び吸気圧Ｐｉに対して最適な点火時期や燃料噴射等の制御要素を対応させたものである。また、最大弁開角時マップ（以下、最高速マップ）とは、コントロールディスク９の調整により、バルブが最大弁開角（第２の開弁特性又は最大開弁期間）となっている場合に、この開弁特性、及び、検出されたエンジン回転数Ｎｅ及び吸気圧Ｐｉに対して最適な点火時期や燃料噴射等の制御要素を対応させたものである。
【００２９】
そして、ＥＣＵ１６は、エンジン回転数Ｎｅが所定値Ｎｅ１（例えば、４０００ｒｐｍ）よりも小さいときには、開弁特性が最小弁開角（最小開弁期間）となるようにアクチュエータ１５ａ，１５ｂを駆動制御し、このときのコントロールディスク９の回転位相角は０°となる。また、エンジン回転数Ｎｅが所定値Ｎｅ２（例えば、６０００ｒｐｍ）以上のときには、開弁特性が最大弁開角（最大開弁期間）となるようにアクチュエータ１５ａ，１５ｂを駆動制御し、このときのコントロールディスク９の回転位相角は１８０°となる。また、エンジン回転数Ｎｅが所定値Ｎｅ１以上で且つ所定値Ｎｅ２よりも小さいときには、開弁特性が最小弁開角と最大弁開角との間をエンジン１の運転状態に応じて連続的に可変設定されるようにアクチュエータ１５ａ，１５ｂを駆動制御し、このときのコントロールディスク９の回転位相角は０〜１８０°の間で連続的に移動する。
【００３０】
点火時期や燃料噴射といった制御要素１０１の設定は、上述した最適マップ，最低速マップ及び最高速マップの３つのマップを適宜利用して行なわれる。つまり、エンジン回転数Ｎｅが所定値Ｎｅ１よりも小さいときには最低速マップを利用し、所定値Ｎｅ２以上のときには最高速マップを利用して制御要素１０１が制御される。また、エンジン回転数Ｎｅが所定値Ｎｅ１以上で且つ所定値Ｎｅ２よりも小さいときには、実際の開弁特性がエンジン運転状態（エンジン回転数Ｎｅ）に応じた最適開弁特性であれば、最適マップに基づき制御要素１０１を制御し、実際の開弁特性が最適開弁特性でなければ、最適マップと最低速マップ又は最高速マップとを利用した補間法により、制御要素１０１を制御するように構成されている。
【００３１】
以上のように、本実施形態におけるバルブタイミング可変機構の制御装置は、ＥＣＵ１６により、吸気バルブや排気バルブの開弁特性（バルブ開閉タイミングや開弁期間）が最小開弁特性（図３のＩ線参照）から最大開弁特性（図３のII線参照）まで連続的に又は段階的に変更され、エンジン１の運転状態に応じた最適な開弁特性となるようにバルブタイミング可変機構５ａ，５ｂが駆動制御される。
【００３２】
そして、右バンク３ａ及び左バンク３ｂにおける可変動弁機構５ａ，５ｂのそれぞれの目標ポジションＰｐａ，Ｐｐｂは、同一的（即ち、同一又は略同一）に設定され、各気筒群における開弁特性は同一的なものとなるように各可変動弁機構５ａ，５ｂが駆動制御される。
次に、本実施形態のバルブタイミング可変機構の制御装置におけるフェールセーフ制御について、図５乃至図６に従って説明する。
【００３３】
図５乃至図６のフローチャートは、ＥＣＵ１６によって実行されるルーチンであって、所定時間の定時割り込みで実行される。
処理がこのルーチンへ移行すると、ステップＡ１において、気筒群Ａ（右バンク）におけるバルブタイミング可変機構（以下、可変動弁機構）５ａの実ポジション（実駆動状態）Ｐｒａを抽出する。次にステップＡ２で、可変動弁機構５ａにおいて設定されている目標ポジション（目標駆動状態）Ｐｐａを抽出する。そしてステップＡ３にて、目標ポジションＰｐａと実ポジションＰｒａの偏差ΔＰａ（＝｜Ｐｐａ−Ｐｒａ｜）を算出する。
【００３４】
次にステップＡ４にて、ステップＡ３で算出した偏差ΔＰａが所定値αよりも大きいか否か判定する。この判定結果が肯定、つまり気筒Ａにおける目標ポジションＰｐａと実ポジションＰｒａとの偏差ΔＰａが所定値αよりも大きい場合には、ステップＡ５に進み、今回の実ポジションＰｒａが前回の実ポジションＰｒａ０と同一か否か判定する。ステップＡ５の判定が肯定、つまり今回の実ポジションＰｒａが前回の実ポジションＰｒａ０と同一である場合には、ステップＡ６に進み、タイマＡのカウントアップを行なう。
【００３５】
ステップＡ４又はステップＡ５の判定が否定、つまり気筒群Ａにおける目標ポジションＰｐａと実ポジションＰｒａとの偏差ΔＰａが所定値α以下であったり、今回の実ポジションＰｒａが前回の実ポジションＰｒａ０と同一でない場合には、ステップＡ７に進み、タイマＡをリセットする。
ステップＡ６及びステップＡ７の後はステップＡ８に進み、ポジション集束制御を実施する。このポジション集束制御は、実ポジションＰｒａが目標ポジションＰｐａと異なる場合に、実ポジションＰｒａが迅速に目標ポジションＰｐａとなるように、アクチュエータ１５ａの駆動補正量を設定し、アクチュエータ１５ａをエンジン１の運転状態に応じて設定されている駆動制御量とこの駆動補正量とに基づき駆動する。なお、この場合に、目標ポジションＰｐａと実ポジションＰｒａとの偏差ΔＰａが所定値α′（＜α）よりも小さいときには、駆動補正量を零に設定するようにして、不感帯を設けるようにしてもよい。
【００３６】
ステップＡ８の気筒群Ａにおけるポジション集束制御が行なわれた後は、ステップＢ１からステップＢ８の間のルーチンを実行する。このステップＢ１からステップＢ８の間におけるルーチンは、上述したステップＡ１からステップＡ８の間の気筒群Ａにおけるルーチンを気筒群Ｂ（左バンク）においても同様に行なうものである。
【００３７】
つまり、ステップＢ１乃至Ｂ３において、気筒群Ｂ（左バンク）における可変動弁機構５ｂの実ポジションＰｒｂと目標ポジションＰｐｂとの偏差ΔＰｂ（＝｜Ｐｐｂ−Ｐｒｂ｜）を算出する。
そして、ステップＢ４乃至Ｂ７において、気筒群Ｂにおける偏差ΔＰｂが所定値αよりも大きく、今回の実ポジションＰｒｂが前回の実ポジションＰｒｂ０と同一である場合にはタイマＢのカウントアップを行ない、偏差ΔＰｂが所定値α以下であったり、今回の実ポジションＰｒｂが前回の実ポジションＰｒｂ０と同一でない場合には、タイマＢをリセットする。
【００３８】
ついで、ステップＢ８において、実ポジションＰｒｂが目標ポジションＰｐｂと異なる場合に、実ポジションＰｒｂが迅速に目標ポジションＰｐｂとなるように、アクチュエータ１５ｂの駆動補正量を設定し、アクチュエータ１５ｂをエンジン１の運転状態に応じて設定されている駆動制御量とこの駆動補正量とに基づき駆動するポジション集束制御を行なう。
【００３９】
ステップＢ８の気筒群Ｂにおけるポジション集束制御を行なった後は、図６に示すフローチャートのステップＣ１に進み、気筒群ＡにおけるタイマＡと気筒群ＢにおけるタイマＢとのカウントアップ値Ｔａ，Ｔｂを抽出する。次に、ステップＣ２で、タイマＡとタイマＢとのカウントアップ値Ｔａ，Ｔｂの何れかが所定値βよりも大きいか否か判定する。
【００４０】
そして、ステップＣ２で、タイマＡとタイマＢとのカウントアップ値Ｔａ，Ｔｂの何れかが所定値βよりも大きい、つまり気筒群Ａにおける目標ポジションＰｐａと実ポジションＰｒａとの偏差ΔＰａが所定値αよりも大きく且つ実ポジションＰｒａが変更されない状態、又は気筒群Ｂにおける目標ポジションＰｐｂと実ポジションＰｒｂとの偏差ΔＰｂが所定値αよりも大きく且つ実ポジションＰｒｂが変更されない状態が所定時間継続した場合には、ＥＣＵ１６内に備えられた判定機能（異常判定手段）が、可変動弁機構５ａ，５ｂの少なくとも何れかが固結するなどの異常が生じたと判定して、ステップＣ３に進み、フェールフラグＦを１に設定する。
【００４１】
次に、ステップＣ４に進み、ＥＣＵ１６内に備えられた変更機能（いずれかの可変動弁機構５ａ，５ｂについて異常が判定された時に、両可変動弁機構５ａ，５ｂの目標駆動状態を変更する異常時変更手段）により、エンジン１の運転状態に基づき設定されていた各可変動弁機構５ａ，５ｂにおける目標ポジションＰｐａ，Ｐｐｂを最低速ポジション（最低速駆動状態）Ｐｌａ，Ｐｌｂに変更するとともに、可変動弁機構５ａ，５ｂを、アクチュエータ１５ａ，１５ｂにより最低速ポジションＰｌａ，Ｐｌｂとなるように駆動制御する。
【００４２】
ここで、最低速ポジションＰｌａ，Ｐｌｂとは、アクチュエータ１５ａ，１５ｂにおけるそれぞれのコントロールディスク９の回転位相角が０°となるポジションのことであり、このときの開弁特性は図３に実線Ｉで示すように最小弁開角（最小開弁期間）となる。
次に、ステップＣ５に進み、点火時期や燃料噴射などのエンジン１の制御要素に関わる制御マップを、最低速マップにそれぞれ変更し、制御要素１０１を、この最低速マップに基づき制御する。また、エンジン１の回転数の上限値（最高エンジン回転数）Ｎｅｍａｘを所定値Ｎｅｍａｘ′に低下させる。その後リターンされる。
【００４３】
また、ステップＣ２において、タイマＡ及びタイマＢのカウントアップ値Ｔａ，Ｔｂが何れも所定値β以下である場合には、リターンされる。
以上説明したように、本実施形態における可変動弁機構５ａ，５ｂの制御装置では、独立して制御される可変動弁機構が気筒群Ａ（右バンク）と気筒群Ｂ（左バンク）とのそれぞれに設けられ、気筒群Ａ又は気筒群Ｂの何れかの気筒群における可変動弁機構において、実ポジションＰｒａ，Ｐｒｂと目標ポジションＰｐａ，Ｐｐｂとの偏差ΔＰａ，ΔＰｂが所定値αよりも大きく、且つ実ポジションＰｒａ，Ｐｒｂが変更されない場合に、可変動弁機構に異常が生じたと判断する。
【００４４】
例えば、目標ポジションＰｐａ，Ｐｐｂが、図９に実線で示すように低速側から高速側へ変更するように設定され、可変動弁機構５ａ，５ｂが低速側から高速側へ可変制御される際に、いずれかの気筒群における可変動弁機構の駆動手段に不具合が生じ、該可変動弁機構における実ポジションが、図９の一点鎖線Ｉで示すように不変となると、この実ポジションが不変となった可変動弁機構における目標ポジションと実ポジションとの偏差が増加していき、この偏差が所定値αよりも大きくなった時点で異常と判定される。
【００４５】
このように可変動弁機構が固結するなどして、いずれかの気筒群における可変動弁機構の目標ポジションと実ポジションとの偏差が所定値αよりも大きくなると異常と判定するので、可変動弁機構の異常検出を的確に且つ迅速に行なうことができる。
なお、図９において、実線はエンジン１の運転状態に応じて設定される可変動弁機構５ａ，５ｂの目標ポジションＰｐａ，Ｐｐｂであり、破線は可変動弁機構が目標ポジションＰｐａ，Ｐｐｂに沿うように正常に駆動制御される際の実ポジションである。このように、正常な可変動弁機構における実ポジションが目標ポジションよりも遅れているのは、可変動弁機構５ａ，５ｂの駆動手段（アクチュエータ）１５ａ，１５ｂが制御手段（ＥＣＵ）１６から信号を受けてから実際に駆動されるまでのタイムラグにより多少の応答遅れが生じるとともに、制御ハンチングを防止するために不感帯が設定されているためである。よって、可変動弁機構が可変制御される際には、図９に実線で示す目標ポジションよりも、破線で示すようにやや遅れて駆動されることなる。
【００４６】
そして、Ｖ型エンジンの右バンク及び左バンクのように複数の気筒群を有し、独立して駆動制御される可変動弁機構が該気筒群毎に設けられるエンジンにおいて、いずれかの気筒群における可変動弁機構に異常が生じると、気筒群Ａ及び気筒群Ｂにおける可変動弁機構５ａ，５ｂ、つまり全ての可変動弁機構の各目標ポジションＰｐａ，Ｐｐｂを最低速ポジションＰｌａ，Ｐｌｂに変更して、各可変動弁機構５ａ，５ｂを最低速ポジションＰｌａ，Ｐｌｂとなるように駆動制御する。
【００４７】
なお、異常が生じた可変動弁機構が固結するなどして駆動制御不可能な場合には、異常が生じていない可変動弁機構のみが最低速ポジションに切り換えられることとなり、異常が生じた可変動弁機構が、最高速ポジション側への駆動制御が不可能である場合には、この異常が生じた可変動弁機構も最低速ポジションへの駆動制御が可能であるため、異常が生じていない可変動弁機構及び異常が生じた可変動弁機構、つまり全ての可変動弁機構が最低速ポジションへ駆動制御されることとなる。このように、いずれかの気筒群における可変動弁機構に異常が生じると、少なくとも気筒群Ａ又は気筒群Ｂの異常が生じていない側の可変動弁機構が最低速ポジションで駆動制御されることとなる。
【００４８】
よって、気筒群毎に設けられる各可変動弁機構のいずれかに異常が生じると、気筒群毎に設けられている全ての可変動弁機構が最低速ポジションに切換制御され、少なくとも異常が生じていない可変動弁機構が最低速ポジションに切り換えられるので、アイドリング時における燃焼安定性が確保されるとともに、低中速領域による運転が可能とすることができる。そして、異常が生じていない可変動弁機構が最低速ポジションにより駆動されるので、その後この異常が生じていない可変動弁機構に異常が生じても、最低速ポジションでの駆動が継続され、アイドリング時における燃焼安定性や低中速領域による運転が確保することができる。
【００４９】
さらに、本実施形態では、気筒群に設けられる可変動弁機構の何れかに異常が生じると、点火時期や燃料噴射などのエンジン１の制御要素に関する制御マップを最低速マップに変更して、この制御要素を最低速マップに応じて制御する。つまり、制御要素は可変動弁機構の駆動状態に適して制御されることとなる。
よって、点火時期や燃料噴射（体積効率）などの制御要素は、異常発生により最低速ポジションに切換制御された可変動弁機構による吸気弁や排気弁といったバルブの開弁特性に応じて最適に制御されることとなり、燃焼安定性がより向上されて、振動や異音の発生が抑制されるとともに、異常発生による耐久性の低下が回避でき耐久性が確保される。
【００５０】
また、本実施形態では、気筒群毎に設けられた可変動弁機構のいずれかに異常が生じると、可変動弁機構の目標ポジションが最低速ポジションに変更され、制御要素の制御マップが最低速マップに変更されると、エンジン回転数Ｎｅの上限値（最高エンジン回転数）Ｎｅｍａｘを低下させる。
このように、可変動弁機構の最低速ポジションによる駆動制御に合わせて、最高エンジン回転数Ｎｅｍａｘを低下させることにより、可変動弁機構の最低速ポジションでの高速運動による吸排気弁のバウンスなどを回避でき、エンジンの耐久性が確保されることとなる。
【００５１】
次に、本発明における出力可変動弁機構の制御装置の第２実施形態としてのバルブタイミング可変機構の制御装置について説明する。この第２実施形態では、上述した第１実施形態に対してバルブタイミング可変機構（可変動弁機構ともいう）５ａ，５ｂの異常判定方法のみが異なり、可変動弁機構５ａ，５ｂの構成などは上述した第１実施形態と同様のものとなっている。
【００５２】
この第２実施形態におけるフェールセーフ制御について、図７乃至図８に従って説明する。図７乃至図８のフローチャートも、ＥＣＵ１６によって実行されるルーチンであって、所定時間の定時割り込みで実行される。
処理がこのルーチンへ移行すると、ステップＡ２１において、気筒群Ａ（右バンク）における可変動弁機構５ａの実ポジション（実駆動状態）Ｐｒａを抽出する。次にステップＡ２２で、エンジン１の運転状態に応じた最適な開弁特性となるように設定されている可変動弁機構５ａにおける目標ポジション（目標駆動状態）Ｐｐａを抽出する。そしてステップＡ２３にて、気筒群Ａにおける目標ポジションＰｐａと実ポジションＰｒａの偏差ΔＰａ（＝｜Ｐｐａ−Ｐｒａ｜）を算出する。
【００５３】
次にステップＡ２４にて、第１実施形態におけるステップＡ８において説明したポジション集束制御を行なう。つまり、ステップＡ２３で算出した偏差ΔＰａに応じて、実ポジションＰｒａが目標ポジションＰｐａに合致するように気筒群Ａにおける可変動弁機構５ａを駆動制御する。そしてステップＡ２５に進み、ステップＡ２３で算出した偏差ΔＰａの所定期間における最大値ΔＰａｍａｘ及び最小値ΔＰａｍｉｎを抽出する。
【００５４】
次に、ステップＢ２１に進み、上述したように気筒群ＡにおけるステップＡ２１〜Ａ２５と同様なルーチンを気筒群Ｂについて、ステップＢ２１〜Ｂ２５で行なう。つまり、気筒群Ｂに設けられている可変動弁機構５ｂにおける実ポジションＰｒｂと目標ポジションＰｐｂとの偏差ΔＰｂを算出して、実ポジションＰｒｂが目標ポジションＰｐｂに合致するようにポジション集束制御を行なうとともに、偏差ΔＰｂの最大値ΔＰｂｍａｘ及び最小値ΔＰｂｍｉｎを抽出する。
【００５５】
次に、図８に示すステップＣ２１に進み、ステップＡ２５で抽出した可変動弁機構５ａにおける偏差ΔＰａの最大値ΔＰａｍａｘ及び最小値ΔＰａｍｉｎとステップＢ２５で抽出した可変動弁機構５ｂにおける偏差ΔＰｂの最大値ΔＰｂｍａｘ及び最小値ΔＰｂｍｉｎとから、偏差ΔＰａと偏差ΔＰｂとのばらつき最大値ΔＰａｂ（ただし、ΔＰａｍａｘ−ΔＰｂｍｉｎ＞ΔＰｂｍａｘ−ΔＰａｍｉｎのときには、ΔＰａｂ＝ΔＰａｍａｘ−ΔＰｂｍｉｎ、ΔＰｂｍａｘ−ΔＰａｍｉｎ＞ΔＰａｍａｘ−ΔＰｂｍｉｎのときには、ΔＰａｂ＝ΔＰｂｍａｘ−ΔＰａｍｉｎ）を算出する。
【００５６】
次に、ステップＣ２２に進み、ステップＣ２１で算出したばらつき最大値ΔＰａｂが所定値γよりも大きいか否か判定する。そして、ステップＣ２２の判定が肯定、つまりばらつき最大値ΔＰａｂが所定値γよりも大きい場合には、ステップＣ２３に進み、タイマＣを作動させ、カウントアップを行なう。
次に、ステップＣ２４に進み、タイマＣのカウントアップ値（作動時間）Ｔｃが所定値（所定時間）β′よりも大きいか否か判定する。ステップＣ２４の判定が肯定、つまりばらつき最大値ΔＰａｂが所定値γよりも大きい状態が所定時間β′よりも長い時間継続した場合には、ＥＣＵ１６内に備えられた判定機能（異常判定手段）が、可変動弁機構５ａ，５ｂの少なくとも何れかが固結するなどの異常が生じたと判定して、ステップＣ２５に進み、フェールフラグＦを１に設定する。
【００５７】
次に、ステップＣ２６に進み、ＥＣＵ１６内に備えられた変更機能（異常時変更手段）により、気筒群Ａの可変動弁機構５ａ及び気筒群Ｂの可変動弁機構５ｂのそれぞれの目標ポジション（目標駆動状態）Ｐｐａ，Ｐｐｂを最低速ポジション（最低速駆動状態）Ｐｌａ，Ｐｌｂに設定する。この最低速ポジションＰｌａ，Ｐｌｂへの設定は、上述した第１実施形態におけるステップＣ４と同一のものであり、またステップＣ２５で設定されたフェールフラグＦが１に設定されることにより行なわれるものである。
【００５８】
次に、ステップＣ２７に進み、点火時期や燃料噴射などのエンジン１の制御要素に関わる制御マップを、最低速マップにそれぞれ変更し、ＥＣＵ１６は制御要素を、この最低速マップに基づき制御する。また、エンジン１の最高回転数の上限値（最高エンジン回転数）Ｎｅｍａｘを所定値Ｎｅｍａｘ′に低下させる。このステップＣ２７は上述した第１実施形態におけるステップＣ５と同一のものである。そして、その後リターンされる。
【００５９】
ステップＣ２２においてばらつき最大値ΔＰａｂが所定値γ以下である場合には、ステップＣ２８に進み、タイマＣをリセットしてリターンされる。また、ステップＣ２４においてタイマＣのカウントアップ値Ｔｃが所定値β′以下である場合にはおいて、ステップＣ２５〜Ｃ２７を飛び越してリターンされる。
以上説明したように、本第２実施形態では、気筒群Ａ（右バンク）と気筒群Ｂ（左バンク）とに設けられ、それぞれ独立して駆動制御される可変動弁機構の制御装置において、気筒群Ａの可変動弁機構５ａにおける実ポジションＰｒａと目標ポジションＰｐａとの偏差ΔＰａと、気筒群Ｂの可変動弁機構５ｂにおける実ポジションＰｒｂと目標ポジションＰｐｂとの偏差ΔＰｂとのばらつき最大値ΔＰａｂが所定値γよりも大きい状態が所定時間継続した場合に、可変動弁機構５ａ，５ｂのいずれかに異常が生じたと判定する。
【００６０】
例えば、目標ポジションＰｐａ，Ｐｐｂが、図９に実線で示すように低速側から高速側へ変更するように設定され、可変動弁機構５ａ，５ｂが低速側から高速側へ可変制御される際に、いずれかの気筒群における可変動弁機構の駆動手段に不具合が生じ、実ポジションが図９に二点鎖線IIで示すように、この可変動弁機構の応答性が他方の可変動弁機構よりも悪くなり、この不具合が生じた可変動弁機構における目標ポジションと実ポジションとの偏差が他の可変動弁機構における同偏差に対して大きくなると、可変動弁機構に異常が生じたと判定される。
【００６１】
このように、いずれかの気筒群における可変動弁機構の応答性が他の気筒群における可変動弁機構よりも悪くなるなどして、いずれかの可変動弁機構における目標ポジションと実ポジションとの偏差が、他の可変動弁機構における同偏差に対して大きくなると、異常が生じたと判定するので、可変動弁機構の異常検出を的確に且つ迅速に行なうことができる。なお、この第２実施形態における異常判定においても、第１実施形態で示したように、可変動弁機構が固結するなどして、可変動弁機構が不変となった場合にも異常と検出することができる。
【００６２】
そして、第２実施形態における可変動弁機構の制御装置でも、いずれかの気筒群における可変動弁機構に異常が生じたと判定されると、全ての気筒群における可変動弁機構の目標ポジションを最低速ポジションに設定し、各可変動弁機構を最低速ポジションにより駆動するので、各可変動弁機構の駆動状態が最低速ポジションから可変制御されることはなく、異常が生じた可変動弁機構の応答性遅れなどにより気筒群間での出力特性に差が生じることが防止されて、振動や異音の発生が抑制される。また、第１実施形態と同様に、可変動弁機構の最低ポジションによる駆動により、吸気弁や排気弁の開弁特性は最低速特性となるので、アイドリング時における燃焼安定性が確保されるとともに、低中速領域による運転が可能とすることができる。
【００６３】
さらに、本第２実施形態でも、第１実施形態と同様に、気筒群Ａ又は気筒群Ｂにおける可変動弁機構５ａ，５ｂの何れかに異常が生じると、点火時期や燃料噴射などのエンジン１の制御要素に関する制御マップを最低速マップに変更して、この制御要素を最低速マップに応じて制御する。 よって、点火時期や燃料噴射（体積効率）などの制御要素は、異常発生により最低速ポジションに切換制御された可変動弁機構による吸気弁や排気弁といったバルブの開弁特性に応じて最適に制御されることとなり、燃焼安定性がより向上されて、振動や異音の発生がより抑制されるとともに、耐久性が確保される。
【００６４】
また、本第２実施形態においても、上述した第１実施形態と同様に、気筒群毎に設けられた可変動弁機構のいずれかに異常が生じたことにより、可変動弁機構の目標ポジションが最低速ポジションに設定されるとともに、制御要素の制御マップが最低速マップに変更されると、エンジン回転数Ｎｅの上限値（最高エンジン回転数）Ｎｅｍａｘが所定値Ｎｅｍａｘ′に低下される。
【００６５】
このように、可変動弁機構の最低速ポジションによる駆動制御に合わせて、最高エンジン回転数Ｎｅｍａｘを低下させることにより、エンジンの耐久性が確保されることとなる。
なお、上述した第１実施形態及び第２実施形態において、可変動弁機構のいずれかに異常が生じたと判定すると、可変動弁機構に異常が生じたことを運転者に警報又は表示する警報装置又は表示装置を設けるようにしてもよい。
【００６６】
また第１実施形態及び第２実施形態では、本発明の内燃機関の出力可変機構制御装置について、気筒群毎に設けられる出力可変機構として可変動弁機構を例に説明したが、この可変動弁機構の構成については、上述した実施形態に限定されるものではなく、吸気弁や排気弁の開弁特性を無段階に又は有段階に可変制御可能に構成されるものであればよい。また、開弁特性については、開弁期間を可変制御する可変動弁機構の実施形態であったが、バルブリフト量や開弁タイミングを可変制御するように構成されるものであってもよい。
【００６７】
なお、本第１実施形態及び第２実施形態では、吸気弁と排気弁との両方における開弁特性を可変制御するように説明したが、これに限らずに吸気弁又は排気弁の一方の開弁特性を可変制御可能に構成される可変動弁機構でもよい。
また、上述した第１実施形態及び第２実施形態では、右バンクと左バンクとの各バンク毎に独立して駆動制御される可変動弁機構を設けたＶ型エンジンを例に説明したが、本発明の出力可変機構制御装置は、これに限定されるものではない。例えば、直線型の多気筒エンジンを複数の気筒群に分けて、これらの気筒群毎に独立して駆動制御される可変動弁機構を設けるようにしたエンジンなどでもよい。
【００６８】
また、上述した第１実施形態及び第２実施形態では、各可変動弁機構における目標ポジションが同一的に設定され、各気筒群における開弁特性が同一的となるように各可変動弁機構が駆動制御される構成の例を説明したが、これに限定されるものではない。つまり、各可変同弁機構における目標ポジションが独自に設定され、各気筒群における開弁特性がそれぞれ異なるように各可変動弁機構を駆動制御するように構成されるものにおいても、上述したようにいずれかの気筒群における可変動弁機構に異常が生じたと判定されると、全ての可変動弁機構の各目標ポジションを最低速ポジションに変更するようにしてもよい。
【００６９】
さらに、上述した第１及び第２実施形態では、可変動弁機構の制御装置について説明したが、本発明の内燃機関の出力可変機構制御装置はこれに限定されるものではなく、可変吸気機構や可変圧縮比機構、及び可変過給機構などのエンジン出力を可変制御可能で、気筒列などの気筒群を複数有する内燃機関の各気筒群に設けられる出力可変機構の制御装置であればよい。この場合にも、それぞれの出力可変機構が独立して駆動制御されるように構成され、いずれかの気筒群における出力可変機構に異常が生じた場合には、全ての気筒群における出力可変機構の駆動状態を最低速ポジション（最低速駆動状態）に切換制御するようにすればよい。
【００７０】
なお、この場合にも、いずれかの気筒群における出力可変機構に異常が生じ、全ての気筒群における出力可変機構の駆動状態を最低速ポジションに切換制御すると、エンジンの制御要素における制御マップを最低速マップに設定して、この最低速マップにより制御したり、最高エンジン回転数を低下させるようにしてもよい。
【００７１】
また、上述した第１及び第２実施形態では、点火時期や燃料噴射などのエンジン１の制御要素１０１を最適マップ、最低速マップ及び最高速マップにより制御する例について説明したが、本発明の出力可変機構制御装置は、これに限定されるものではなく、これらの制御要素１０１は、エンジン１の運転の状態やバルブの開弁特性に応じて制御されるように構成されていればよい。
【００７２】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１記載の本発明の内燃機関の出力可変機構制御装置によれば、気筒群を複数有する内燃機関の各気筒群に設けられ、独立して駆動される各出力可変機構のそれぞれの実駆動状態が内燃機関の運転状態に応じて設定される目標駆動状態となるように、各出力可変機構を駆動制御するとともに、各出力可変機構の少なくともいずれかに異常が生じたと判定されると、全ての出力可変機構における各目標駆動状態を最低速駆動状態に変更するので、いずれかの気筒群における出力可変機構に異常が生じても、少なくとも異常が生じていない出力可変機構が最低速駆動状態として駆動制御され、アイドリング時における燃焼安定性を確保することができるとともに、最低限の走行、つまり低中速領域による走行を可能とすることができる。さらに、いずれかの気筒群における出力可変機構に異常が生じ、各出力可変機構が目標駆動状態として設定される最低速駆動状態で駆動制御されると、内燃機関の点火時期と燃料噴射との少なくとも一つを出力可変機構の最低速駆動状態に対応して制御するので、内燃機関の制御要素が出力可変機構の駆動状態に応じて最適に制御されて、燃焼安定性をより向上することができるとともに、振動や異音の発生を抑制することができ、耐久性を確保することができる。
【００７５】
請求項２記載の本発明の内燃機関の出力可変機構制御装置によれば、さらに、いずれかの気筒群における出力可変機構に異常が生じ、各出力可変機構が目標駆動状態として設定される最低速駆動状態で駆動制御されると、内燃機関の点火時期と燃料噴射との少なくとも一つを出力可変機構の最低速駆動状態に対応して制御するので、内燃機関の制御要素が出力可変機構の駆動状態に応じて最適に制御されて、燃焼安定性をより向上することができるとともに、振動や異音の発生を抑制することができ、耐久性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における内燃機関の出力可変機構制御装置の模式的な全体構成図である。
【図２】本発明の実施形態における出力可変機構の斜視図である。
【図３】本発明の実施形態における出力可変機構についての作動特性を説明する特性図である。
【図４】本発明の実施形態における内燃機関の出力可変機構制御装置のブロック構成図である。
【図５】本発明の第１実施形態における内燃機関の出力可変機構の制御について説明するフローチャートである。
【図６】本発明の第１実施形態における内燃機関の出力可変機構の制御について説明するフローチャートである。
【図７】本発明の第２実施形態における内燃機関の出力可変機構の制御について説明するフローチャートである。
【図８】本発明の第２実施形態における内燃機関の出力可変機構の制御について説明するフローチャートである。
【図９】本発明の実施形態における出力可変機構の駆動状態を説明する図である。
【符号の説明】
１ エンジン
３ａ 右バンク（気筒群Ａ）
３ｂ 左バンク（気筒群Ｂ）
５ａ，５ｂ 出力可変機構としての可変動弁機構（バルブタイミング可変機構）
１５ａ，１５ｂ 駆動手段としてのアクチュエータ
１６ ＥＣＵ
２３ａ，２３ｂ ポジションセンサ
１０１ 制御要素
１０２ マップ格納手段
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数の気筒群を有する内燃機関において、独立して駆動される出力可変機構を気筒群毎に設けて、これらの出力可変機構を駆動制御する制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、可変バルブタイミング機構や可変吸気機構などの出力可変機構を備え、内燃機関（以下、エンジン）の運転状態や車両の走行状態などに応じて、これらの出力可変機構を適宜駆動制御するようにした内燃機関（以下、エンジンという）が周知である。
【０００３】
そして、例えば特開平６−２２９２１２号公報や特開平１０−１４１０９７号公報に、左右一対のバンク（気筒列）を有するＶ型エンジンにおいて、左右のバンクそれぞれに可変バルブタイミング機構を備え、各可変バルブタイミング機構を運転状態に応じて独立して駆動し、各バンクにおけるそれぞれのバルブタイミングを可変とするエンジンのバルブタイミング制御装置が開示されているように、気筒列などの気筒群を複数有するエンジンにおいて、気筒群毎に出力可変機構を備え、この各出力可変機構を独立して駆動するエンジンの出力可変機構制御装置が公知である。
【０００４】
また、例えば特開平２−４２１０７号公報に、実際のバルブタイミングが運転状態に応じた目標バルブタイミングに所定時間合致していない場合に異常であると判定し、異常に対応したフェールセーフ制御を行なうバルブタイミング制御装置が開示されているように、出力可変機構の実駆動状態と目標駆動状態とが合致していない場合に異常と判定し、フェールセーフ制御を行なう出力可変機構制御装置が公知である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したＶ型エンジンのように、気筒列などの気筒群を複数有するエンジンにおいて、各気筒群毎に出力可変機構を設けて、これらの出力可変機構がそれぞれ独立して駆動される出力可変機構制御装置において、全ての出力可変機構に異常が生じる場合には、上述した異常判定方法により、出力可変機構の異常を判定することができるが、いずれかの出力可変機構のみが異常を生じた場合には、その出力可変機構のみが異常であると判定し、その出力可変機構に対してのみフェールセーフ制御が行なわれることとなる。このように、異常が生じた出力可変機構のみにフェールセーフ制御が行なわれると、各気筒群間での出力特性に差が生じ、振動などの課題が生じる。
【０００６】
この気筒群間での出力特性の差を無くすために、特開平１−１１０８１７号公報に記載の従来技術のように、ある気筒群における出力可変機構に異常が生じた場合には、他の気筒群における正常な出力可変機構の駆動状態を異常が生じた出力可変機構の駆動状態に揃えるようにして、気筒群間での出力特性を同一にするフェールセーフ制御を行なうことも考えられる。
【０００７】
しかし、正常な出力可変機構の駆動状態を異常が生じた出力可変機構の駆動状態に揃えると、異常が生じた出力可変機構の駆動状態が高速駆動状態で固結した場合には、全ての気筒群における出力可変機構が高速駆動状態となる。このように、全ての出力可変機構が高速駆動状態となると、エンジンの低回転状態のときに混合気が排気側に通過したり実圧縮比が低下するなどして燃焼安定性が悪くなるなり、アイドリングが安定しなくなったりするばかりでなく、エンジン振動が大きくなるといった課題が生じる。
【０００８】
本発明は、上述した課題に鑑み創案されたもので、複数の気筒群を有する内燃機関の気筒群毎に設けられた出力可変機構を運転状態に応じて制御する内燃機関の出力可変機構制御装置において、出力可変機構の異常が判定されると、この異常に対する最適なフェールセーフ制御を行なえるようにすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の本発明は、複数の気筒群を有する内燃機関の前記各気筒群に設けられ、独立して駆動される出力可変機構と、前記各出力可変機構のそれぞれの実駆動状態を検出する実駆動状態検出手段と、前記各出力可変機構の目標駆動状態を前記内燃機関の運転状態に応じて設定する目標駆動状態設定手段と、前記各出力可変機構の前記実駆動状態が前記目標駆動状態となるように各出力可変機構を駆動制御する駆動手段と、前記各出力可変機構の異常を判定する異常判定手段と、前記異常判定手段により前記各出力可変機構の少なくともいずれかに異常が生じたと判定されると、全ての前記出力可変機構における各目標駆動状態を最低速駆動状態に変更する異常時変更手段とを備え、前記目標駆動状態設定手段が、前記各出力可変機構の目標駆動状態を同一的に設定するとともに、前記異常判定手段が、前記各出力可変機構における前記目標駆動状態と前記実駆動状態との偏差を算出し、前記各出力可変機構間での前記偏差の最大ばらつき値を算出し、該最大ばらつき値が所定値よりも大きいときに前記出力可変機構が異常であると判定することを特徴とする。
【００１２】
請求項２の本発明は、請求項１のものにおいて、前記異常時変更手段により、前記目標駆動状態が最低速駆動状態に変更されると、前記内燃機関の点火時期と燃料噴射との少なくとも一つが前記出力可変機構の最低速駆動状態に対応して制御されることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態を説明する。
図１は、本発明の出力可変機構制御装置を有するエンジンの概略構成図を示す。図１に示すように、この実施形態におけるエンジン１は、多気筒Ｖ型エンジンで構成されており、各気筒は同気筒数ずつクランクシャフト２を中心に左右２つの位置に分けて配置されて左右各バンク３ａ，３ｂを構成している。
【００１４】
右バンク３ａには、カムシャフト４ａ，４ａ′によって開閉駆動される吸気バルブ及び排気バルブの開閉タイミング（バルブタイミング）を可変にする可変動弁機構（バルブタイミング可変機構）５ａが、左バンク３ｂには、カムシャフト４ｂ，４ｂ′によって開閉駆動される吸気バルブ及び排気バルブの開閉タイミング（バルブタイミング）を可変にする可変動弁機構（バルブタイミング可変機構）５ｂが、それぞれ出力可変機構の一例として設けられている。そして、各バルブのバルブタイミングは、このバルブタイミング可変機構５ａ，５ｂにより連続可変に制御される。
【００１５】
図２は、バルブタイミング可変機構５ａの要部を示し、１気筒当たり２個の吸気バルブと２個の排気バルブを備える多気筒エンジンにおける１つの気筒の吸気バルブの開弁を制御する動弁機構の斜視図を示す。
エンジン動力により回転駆動されるカムプーリ６に結合されるカムシャフト４ａに、両端に２つのカム部７ａ，７ｂが一体に形成されている中空軸状のカムローブ７が相対回転可能に外嵌されるとともに、一側端には回転中心がカムシャフト４ａの回転中心から所定量偏心している環状の偏心スペーサ８が相対回転可能に外嵌されている。偏心スペーサ８には、コントロールギヤ９が一体に設けられ、偏心スペーサ８の回転中心を中心に回転可能なハーモニックリング１０が相対回転可能に外嵌されている。
【００１６】
ハーモニックリング１０には、１つの直径上の両側に大孔１０ａと小孔１０ｂとが穿設され、大孔１０ａには一端がカムシャフト４ａに嵌合固定されたカム軸側スライダ１１が相対回転可能に嵌合され、小孔１０ｂにはカム部７ａに設けられたガイド溝７ｃに半径方向に摺動可能に嵌合されるカムローブ側スライダ１２が相対回転可能に嵌合される。
【００１７】
カムシャフト４ａと平行にコントロールシャフト１３が配置され、該コントロールシャフト１３には、コントロールギア９と噛合する小ギヤ１４が設けられるとともに、一端には角度センサを内蔵する駆動手段としてのアクチュエータ１５ａの駆動軸が連結されている。このアクチュエータ１５ａは、電気モータが使用され、エンジン１のシリンダヘッドに固定されている。
【００１８】
電子制御装置（以下、ＥＣＵ）１６は、クランク角センサ１７により検出されるエンジン回転数Ｎｅ，スロットルポジションセンサ（以下、ＴＰＳ）１８から検出されるスロットル開度θｔｈ等の運転情報を入力し、エンジン１の運転情報に応じてアクチュエータ１５ａを駆動する。アクチュエータ１５ａが駆動されると、偏心スペーサ１０の回転中心がカムシャフト４ａの回転中心に対して偏心されることとなる。そして、ＥＣＵ１６は、エンジン１が低回転状態にあるときに、開弁期間が短くなるように、また、エンジン１が高回転状態にあるときには、開弁期間が長くなるようにアクチュエータ１５ａを駆動して、開弁期間は、図３に示すように、運転状態に応じて連続的に可変制御されることとなる。なお、本実施形態におけるアクチュエータ１５ａは、電気モータに限るものではなく、例えば油圧モータでもよい。また、詳細な構造については、特表再９６−３７６８９号公報に記載されているものと同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。
【００１９】
なお、エンジン１の右バンク３ａにおける排気側のカムシャフト４ａ′も吸気側のカムシャフト４ａと同様に構成されており、同一のアクチュエータ１５ａによって排気バルブの開弁期間が可変制御されるように構成されている。さらに、左バンク３ｂにおける吸気側及び排気側のカムシャフト４ｂ，４ｂ′も同様に構成され、アクチュエータ１５ｂにより右バンク３ａと同様に吸気弁及び排気弁のバルブタイミングを可変制御するバルブタイミング可変機構５ｂが設けられている。
【００２０】
このように本実施形態におけるエンジン１には、右バンク３ａ及び左バンク３ｂにそれぞれバルブタイミング可変機構５ａ，５ｂが設けられており、これらのバルブタイミング可変機構５ａ，５ｂは、それぞれのアクチュエータ１５ａ，１５ｂによって、独立して制御される構成となっている。なお、上述した実施形態では、アクチュエータ１５ａ，１５ｂによって、吸気弁及び排気弁の開弁期間を同時に可変制御する構成の例を説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、吸気弁及び排気弁の一方（例えば吸気弁）の開弁期間のみが可変制御されたり、吸気弁と排気弁との開弁期間をそれぞれ独立して制御するようにアクチュエータを吸気弁用と排気弁用とにそれぞれ別個に設けるようにしてもよい。
【００２１】
また、図１に示すように、ＥＣＵ１６には、吸気管１９に設けられた吸気温センサ２０及び吸気圧センサ２１から検出される吸気温Ｔｉ，吸気圧Ｐｉや、右バンク３ａのカムシャフト４ａ′側に設けられるカムポジションセンサ２２かた検出されるカムシャフトの回転速度Ｎｃ及びカムポジションＰｃや、バルブタイミング可変機構５ａ，５ｂに設けられるポジションセンサ２３ａ，２３ｂから検出されるそれぞれのアクチュエータ１５ａ，１５ｂのポジション（実ポジション）Ｐｒａ，Ｐｒｂが入力される。また、図示しないが、水温センサやノックセンサや車速センサなどを設けて、エンジン冷却水温度やノック状態や車速などを入力するようにしてもよい。
【００２２】
ＥＣＵ１６は、各種センサからの入力情報に基づき、吸気バルブや排気バルブの開弁特性（バルブ開閉タイミングや開弁期間）をエンジン１の運転状態に応じた最適な開弁特性とするために、最小開弁期間から最大開弁期間まで連続的に又は段階的に変更するようにバルブタイミング可変機構５ａ，５ｂのそれぞれのアクチュエータ１５ａ，１５ｂに駆動信号を出力する。
【００２３】
つまり、バルブタイミング可変機構５ａのコントロールディスク９の回転位相が、クランク角センサ１７で検出されたエンジン回転数Ｎｅに基づいて、制御手段１６により最適な状態に制御される。
また、ＥＣＵ１６は、点火時期や燃料噴射などのエンジン１の燃焼制御にかかる制御要素１０１を、エンジン１の運転状態に応じて最適に制御するように制御要素１０１に駆動信号を出力する。この制御要素１０１への駆動信号は、ＥＣＵ１６内のマップ格納手段１０２に格納された複数のマップを用いて制御要素１０１に出力される。
【００２４】
つまり、点火時期や燃料噴射等のエンジン１の制御要素１０１は、クランク角センサ１７や吸気圧センサ２１によって検出されるエンジン回転数Ｎｅ及び吸気圧（吸気管内圧）Ｐｉなどのエンジンの運転状態に応じて駆動制御される。また、吸気弁や排気弁といったバルブの開弁特性を制御しうる場合には、エンジンの運転状態（エンジン回転数Ｎｅ及び吸気圧Ｐｉ等）のみならず開弁特性にも応じて点火時期や燃料噴射等の制御要素が駆動制御される。
【００２５】
点火時期や燃料噴射等の制御要素１０１を、エンジン１の運転状態（エンジン回転数Ｎｅ及び吸気圧Ｐｉ等）と開弁特性とに応じて駆動制御する場合、開弁特性がエンジン回転数Ｎｅに対して最適な開弁特性となっていれば、開弁特性がエンジン回転数Ｎｅに対して一意的に決まることになり、エンジン回転数Ｎｅ及び吸気圧Ｐｉ等がわかれば、この運転状態に対応して開弁特性が決まり、さらに、この運転状態及び開弁特性に最適な点火時期や燃料噴射等の制御要素も決まる。
【００２６】
そこで、バルブタイミング可変機構５ａ，５ｂの実際の駆動状態（例えばコントロールディスク９の回転位相角）を検出する実駆動状態検出手段としてポジションセンサ２３ａ，２３ｂが設けられており、ＥＣＵ１６は、このポジションセンサ２３ａ，２３ｂで検出されたバルブタイミング可変機構５ａ，５ｂの実駆動状態が最適な状態、即ち、開弁特性がエンジンの運転状態（エンジン回転数Ｎｅ）に応じた最適な状態にある場合には、図４に示すマップ格納手段１０２における最適開弁特性時の最適開弁期間時マップ（最適弁開角時マップ、略して最適マップ）を用いて、点火時期や燃料噴射（体積効率）等の制御要素を設定するようになっている。
【００２７】
マップ格納手段１０２には、エンジン１の運転状態（即ち、エンジン回転数Ｎｅ，吸気圧Ｐｉ及び開弁特性）に対する点火時期や燃料噴射等の制御要素の最適値（制御要素データ）を対応させた最適弁開角時マップや、最小弁開角時マップ，最大弁開角時マップが格納が記憶されている。
この最適弁開角マップは、開弁特性がエンジンの運転状態（エンジン回転数Ｎｅ）に応じた最適な状態にある場合に、エンジン回転数Ｎｅ及び吸気圧Ｐｉに対して点火時期や燃料噴射等の制御要素を与えるものであり、これらの点火時期や燃料噴射（体積効率）等の制御要素は、エンジン回転数Ｎｅ及び吸気圧Ｐｉのみならず開弁特性に対しても最適な値に設定されるようになっている。
【００２８】
また、最小弁開角時マップ（以下、最低速マップ）とは、コントロールディスク９の調整により、バルブが最小弁開角（第１の開弁特性又は最小開弁期間）となっている場合に、この開弁特性、及び、検出されたエンジン回転数Ｎｅ及び吸気圧Ｐｉに対して最適な点火時期や燃料噴射等の制御要素を対応させたものである。また、最大弁開角時マップ（以下、最高速マップ）とは、コントロールディスク９の調整により、バルブが最大弁開角（第２の開弁特性又は最大開弁期間）となっている場合に、この開弁特性、及び、検出されたエンジン回転数Ｎｅ及び吸気圧Ｐｉに対して最適な点火時期や燃料噴射等の制御要素を対応させたものである。
【００２９】
そして、ＥＣＵ１６は、エンジン回転数Ｎｅが所定値Ｎｅ１（例えば、４０００ｒｐｍ）よりも小さいときには、開弁特性が最小弁開角（最小開弁期間）となるようにアクチュエータ１５ａ，１５ｂを駆動制御し、このときのコントロールディスク９の回転位相角は０°となる。また、エンジン回転数Ｎｅが所定値Ｎｅ２（例えば、６０００ｒｐｍ）以上のときには、開弁特性が最大弁開角（最大開弁期間）となるようにアクチュエータ１５ａ，１５ｂを駆動制御し、このときのコントロールディスク９の回転位相角は１８０°となる。また、エンジン回転数Ｎｅが所定値Ｎｅ１以上で且つ所定値Ｎｅ２よりも小さいときには、開弁特性が最小弁開角と最大弁開角との間をエンジン１の運転状態に応じて連続的に可変設定されるようにアクチュエータ１５ａ，１５ｂを駆動制御し、このときのコントロールディスク９の回転位相角は０〜１８０°の間で連続的に移動する。
【００３０】
点火時期や燃料噴射といった制御要素１０１の設定は、上述した最適マップ，最低速マップ及び最高速マップの３つのマップを適宜利用して行なわれる。つまり、エンジン回転数Ｎｅが所定値Ｎｅ１よりも小さいときには最低速マップを利用し、所定値Ｎｅ２以上のときには最高速マップを利用して制御要素１０１が制御される。また、エンジン回転数Ｎｅが所定値Ｎｅ１以上で且つ所定値Ｎｅ２よりも小さいときには、実際の開弁特性がエンジン運転状態（エンジン回転数Ｎｅ）に応じた最適開弁特性であれば、最適マップに基づき制御要素１０１を制御し、実際の開弁特性が最適開弁特性でなければ、最適マップと最低速マップ又は最高速マップとを利用した補間法により、制御要素１０１を制御するように構成されている。
【００３１】
以上のように、本実施形態におけるバルブタイミング可変機構の制御装置は、ＥＣＵ１６により、吸気バルブや排気バルブの開弁特性（バルブ開閉タイミングや開弁期間）が最小開弁特性（図３のＩ線参照）から最大開弁特性（図３のII線参照）まで連続的に又は段階的に変更され、エンジン１の運転状態に応じた最適な開弁特性となるようにバルブタイミング可変機構５ａ，５ｂが駆動制御される。
【００３２】
そして、右バンク３ａ及び左バンク３ｂにおける可変動弁機構５ａ，５ｂのそれぞれの目標ポジションＰｐａ，Ｐｐｂは、同一的（即ち、同一又は略同一）に設定され、各気筒群における開弁特性は同一的なものとなるように各可変動弁機構５ａ，５ｂが駆動制御される。
次に、本実施形態のバルブタイミング可変機構の制御装置におけるフェールセーフ制御について、図５乃至図６に従って説明する。
【００３３】
図５乃至図６のフローチャートは、ＥＣＵ１６によって実行されるルーチンであって、所定時間の定時割り込みで実行される。
処理がこのルーチンへ移行すると、ステップＡ１において、気筒群Ａ（右バンク）におけるバルブタイミング可変機構（以下、可変動弁機構）５ａの実ポジション（実駆動状態）Ｐｒａを抽出する。次にステップＡ２で、可変動弁機構５ａにおいて設定されている目標ポジション（目標駆動状態）Ｐｐａを抽出する。そしてステップＡ３にて、目標ポジションＰｐａと実ポジションＰｒａの偏差ΔＰａ（＝｜Ｐｐａ−Ｐｒａ｜）を算出する。
【００３４】
次にステップＡ４にて、ステップＡ３で算出した偏差ΔＰａが所定値αよりも大きいか否か判定する。この判定結果が肯定、つまり気筒Ａにおける目標ポジションＰｐａと実ポジションＰｒａとの偏差ΔＰａが所定値αよりも大きい場合には、ステップＡ５に進み、今回の実ポジションＰｒａが前回の実ポジションＰｒａ０と同一か否か判定する。ステップＡ５の判定が肯定、つまり今回の実ポジションＰｒａが前回の実ポジションＰｒａ０と同一である場合には、ステップＡ６に進み、タイマＡのカウントアップを行なう。
【００３５】
ステップＡ４又はステップＡ５の判定が否定、つまり気筒群Ａにおける目標ポジションＰｐａと実ポジションＰｒａとの偏差ΔＰａが所定値α以下であったり、今回の実ポジションＰｒａが前回の実ポジションＰｒａ０と同一でない場合には、ステップＡ７に進み、タイマＡをリセットする。
ステップＡ６及びステップＡ７の後はステップＡ８に進み、ポジション集束制御を実施する。このポジション集束制御は、実ポジションＰｒａが目標ポジションＰｐａと異なる場合に、実ポジションＰｒａが迅速に目標ポジションＰｐａとなるように、アクチュエータ１５ａの駆動補正量を設定し、アクチュエータ１５ａをエンジン１の運転状態に応じて設定されている駆動制御量とこの駆動補正量とに基づき駆動する。なお、この場合に、目標ポジションＰｐａと実ポジションＰｒａとの偏差ΔＰａが所定値α′（＜α）よりも小さいときには、駆動補正量を零に設定するようにして、不感帯を設けるようにしてもよい。
【００３６】
ステップＡ８の気筒群Ａにおけるポジション集束制御が行なわれた後は、ステップＢ１からステップＢ８の間のルーチンを実行する。このステップＢ１からステップＢ８の間におけるルーチンは、上述したステップＡ１からステップＡ８の間の気筒群Ａにおけるルーチンを気筒群Ｂ（左バンク）においても同様に行なうものである。
【００３７】
つまり、ステップＢ１乃至Ｂ３において、気筒群Ｂ（左バンク）における可変動弁機構５ｂの実ポジションＰｒｂと目標ポジションＰｐｂとの偏差ΔＰｂ（＝｜Ｐｐｂ−Ｐｒｂ｜）を算出する。
そして、ステップＢ４乃至Ｂ７において、気筒群Ｂにおける偏差ΔＰｂが所定値αよりも大きく、今回の実ポジションＰｒｂが前回の実ポジションＰｒｂ０と同一である場合にはタイマＢのカウントアップを行ない、偏差ΔＰｂが所定値α以下であったり、今回の実ポジションＰｒｂが前回の実ポジションＰｒｂ０と同一でない場合には、タイマＢをリセットする。
【００３８】
ついで、ステップＢ８において、実ポジションＰｒｂが目標ポジションＰｐｂと異なる場合に、実ポジションＰｒｂが迅速に目標ポジションＰｐｂとなるように、アクチュエータ１５ｂの駆動補正量を設定し、アクチュエータ１５ｂをエンジン１の運転状態に応じて設定されている駆動制御量とこの駆動補正量とに基づき駆動するポジション集束制御を行なう。
【００３９】
ステップＢ８の気筒群Ｂにおけるポジション集束制御を行なった後は、図６に示すフローチャートのステップＣ１に進み、気筒群ＡにおけるタイマＡと気筒群ＢにおけるタイマＢとのカウントアップ値Ｔａ，Ｔｂを抽出する。次に、ステップＣ２で、タイマＡとタイマＢとのカウントアップ値Ｔａ，Ｔｂの何れかが所定値βよりも大きいか否か判定する。
【００４０】
そして、ステップＣ２で、タイマＡとタイマＢとのカウントアップ値Ｔａ，Ｔｂの何れかが所定値βよりも大きい、つまり気筒群Ａにおける目標ポジションＰｐａと実ポジションＰｒａとの偏差ΔＰａが所定値αよりも大きく且つ実ポジションＰｒａが変更されない状態、又は気筒群Ｂにおける目標ポジションＰｐｂと実ポジションＰｒｂとの偏差ΔＰｂが所定値αよりも大きく且つ実ポジションＰｒｂが変更されない状態が所定時間継続した場合には、ＥＣＵ１６内に備えられた判定機能（異常判定手段）が、可変動弁機構５ａ，５ｂの少なくとも何れかが固結するなどの異常が生じたと判定して、ステップＣ３に進み、フェールフラグＦを１に設定する。
【００４１】
次に、ステップＣ４に進み、ＥＣＵ１６内に備えられた変更機能（いずれかの可変動弁機構５ａ，５ｂについて異常が判定された時に、両可変動弁機構５ａ，５ｂの目標駆動状態を変更する異常時変更手段）により、エンジン１の運転状態に基づき設定されていた各可変動弁機構５ａ，５ｂにおける目標ポジションＰｐａ，Ｐｐｂを最低速ポジション（最低速駆動状態）Ｐｌａ，Ｐｌｂに変更するとともに、可変動弁機構５ａ，５ｂを、アクチュエータ１５ａ，１５ｂにより最低速ポジションＰｌａ，Ｐｌｂとなるように駆動制御する。
【００４２】
ここで、最低速ポジションＰｌａ，Ｐｌｂとは、アクチュエータ１５ａ，１５ｂにおけるそれぞれのコントロールディスク９の回転位相角が０°となるポジションのことであり、このときの開弁特性は図３に実線Ｉで示すように最小弁開角（最小開弁期間）となる。
次に、ステップＣ５に進み、点火時期や燃料噴射などのエンジン１の制御要素に関わる制御マップを、最低速マップにそれぞれ変更し、制御要素１０１を、この最低速マップに基づき制御する。また、エンジン１の回転数の上限値（最高エンジン回転数）Ｎｅｍａｘを所定値Ｎｅｍａｘ′に低下させる。その後リターンされる。
【００４３】
また、ステップＣ２において、タイマＡ及びタイマＢのカウントアップ値Ｔａ，Ｔｂが何れも所定値β以下である場合には、リターンされる。
以上説明したように、本実施形態における可変動弁機構５ａ，５ｂの制御装置では、独立して制御される可変動弁機構が気筒群Ａ（右バンク）と気筒群Ｂ（左バンク）とのそれぞれに設けられ、気筒群Ａ又は気筒群Ｂの何れかの気筒群における可変動弁機構において、実ポジションＰｒａ，Ｐｒｂと目標ポジションＰｐａ，Ｐｐｂとの偏差ΔＰａ，ΔＰｂが所定値αよりも大きく、且つ実ポジションＰｒａ，Ｐｒｂが変更されない場合に、可変動弁機構に異常が生じたと判断する。
【００４４】
例えば、目標ポジションＰｐａ，Ｐｐｂが、図９に実線で示すように低速側から高速側へ変更するように設定され、可変動弁機構５ａ，５ｂが低速側から高速側へ可変制御される際に、いずれかの気筒群における可変動弁機構の駆動手段に不具合が生じ、該可変動弁機構における実ポジションが、図９の一点鎖線Ｉで示すように不変となると、この実ポジションが不変となった可変動弁機構における目標ポジションと実ポジションとの偏差が増加していき、この偏差が所定値αよりも大きくなった時点で異常と判定される。
【００４５】
このように可変動弁機構が固結するなどして、いずれかの気筒群における可変動弁機構の目標ポジションと実ポジションとの偏差が所定値αよりも大きくなると異常と判定するので、可変動弁機構の異常検出を的確に且つ迅速に行なうことができる。
なお、図９において、実線はエンジン１の運転状態に応じて設定される可変動弁機構５ａ，５ｂの目標ポジションＰｐａ，Ｐｐｂであり、破線は可変動弁機構が目標ポジションＰｐａ，Ｐｐｂに沿うように正常に駆動制御される際の実ポジションである。このように、正常な可変動弁機構における実ポジションが目標ポジションよりも遅れているのは、可変動弁機構５ａ，５ｂの駆動手段（アクチュエータ）１５ａ，１５ｂが制御手段（ＥＣＵ）１６から信号を受けてから実際に駆動されるまでのタイムラグにより多少の応答遅れが生じるとともに、制御ハンチングを防止するために不感帯が設定されているためである。よって、可変動弁機構が可変制御される際には、図９に実線で示す目標ポジションよりも、破線で示すようにやや遅れて駆動されることなる。
【００４６】
そして、Ｖ型エンジンの右バンク及び左バンクのように複数の気筒群を有し、独立して駆動制御される可変動弁機構が該気筒群毎に設けられるエンジンにおいて、いずれかの気筒群における可変動弁機構に異常が生じると、気筒群Ａ及び気筒群Ｂにおける可変動弁機構５ａ，５ｂ、つまり全ての可変動弁機構の各目標ポジションＰｐａ，Ｐｐｂを最低速ポジションＰｌａ，Ｐｌｂに変更して、各可変動弁機構５ａ，５ｂを最低速ポジションＰｌａ，Ｐｌｂとなるように駆動制御する。
【００４７】
なお、異常が生じた可変動弁機構が固結するなどして駆動制御不可能な場合には、異常が生じていない可変動弁機構のみが最低速ポジションに切り換えられることとなり、異常が生じた可変動弁機構が、最高速ポジション側への駆動制御が不可能である場合には、この異常が生じた可変動弁機構も最低速ポジションへの駆動制御が可能であるため、異常が生じていない可変動弁機構及び異常が生じた可変動弁機構、つまり全ての可変動弁機構が最低速ポジションへ駆動制御されることとなる。このように、いずれかの気筒群における可変動弁機構に異常が生じると、少なくとも気筒群Ａ又は気筒群Ｂの異常が生じていない側の可変動弁機構が最低速ポジションで駆動制御されることとなる。
【００４８】
よって、気筒群毎に設けられる各可変動弁機構のいずれかに異常が生じると、気筒群毎に設けられている全ての可変動弁機構が最低速ポジションに切換制御され、少なくとも異常が生じていない可変動弁機構が最低速ポジションに切り換えられるので、アイドリング時における燃焼安定性が確保されるとともに、低中速領域による運転が可能とすることができる。そして、異常が生じていない可変動弁機構が最低速ポジションにより駆動されるので、その後この異常が生じていない可変動弁機構に異常が生じても、最低速ポジションでの駆動が継続され、アイドリング時における燃焼安定性や低中速領域による運転が確保することができる。
【００４９】
さらに、本実施形態では、気筒群に設けられる可変動弁機構の何れかに異常が生じると、点火時期や燃料噴射などのエンジン１の制御要素に関する制御マップを最低速マップに変更して、この制御要素を最低速マップに応じて制御する。つまり、制御要素は可変動弁機構の駆動状態に適して制御されることとなる。
よって、点火時期や燃料噴射（体積効率）などの制御要素は、異常発生により最低速ポジションに切換制御された可変動弁機構による吸気弁や排気弁といったバルブの開弁特性に応じて最適に制御されることとなり、燃焼安定性がより向上されて、振動や異音の発生が抑制されるとともに、異常発生による耐久性の低下が回避でき耐久性が確保される。
【００５０】
また、本実施形態では、気筒群毎に設けられた可変動弁機構のいずれかに異常が生じると、可変動弁機構の目標ポジションが最低速ポジションに変更され、制御要素の制御マップが最低速マップに変更されると、エンジン回転数Ｎｅの上限値（最高エンジン回転数）Ｎｅｍａｘを低下させる。
このように、可変動弁機構の最低速ポジションによる駆動制御に合わせて、最高エンジン回転数Ｎｅｍａｘを低下させることにより、可変動弁機構の最低速ポジションでの高速運動による吸排気弁のバウンスなどを回避でき、エンジンの耐久性が確保されることとなる。
【００５１】
次に、本発明における出力可変動弁機構の制御装置の第２実施形態としてのバルブタイミング可変機構の制御装置について説明する。この第２実施形態では、上述した第１実施形態に対してバルブタイミング可変機構（可変動弁機構ともいう）５ａ，５ｂの異常判定方法のみが異なり、可変動弁機構５ａ，５ｂの構成などは上述した第１実施形態と同様のものとなっている。
【００５２】
この第２実施形態におけるフェールセーフ制御について、図７乃至図８に従って説明する。図７乃至図８のフローチャートも、ＥＣＵ１６によって実行されるルーチンであって、所定時間の定時割り込みで実行される。
処理がこのルーチンへ移行すると、ステップＡ２１において、気筒群Ａ（右バンク）における可変動弁機構５ａの実ポジション（実駆動状態）Ｐｒａを抽出する。次にステップＡ２２で、エンジン１の運転状態に応じた最適な開弁特性となるように設定されている可変動弁機構５ａにおける目標ポジション（目標駆動状態）Ｐｐａを抽出する。そしてステップＡ２３にて、気筒群Ａにおける目標ポジションＰｐａと実ポジションＰｒａの偏差ΔＰａ（＝｜Ｐｐａ−Ｐｒａ｜）を算出する。
【００５３】
次にステップＡ２４にて、第１実施形態におけるステップＡ８において説明したポジション集束制御を行なう。つまり、ステップＡ２３で算出した偏差ΔＰａに応じて、実ポジションＰｒａが目標ポジションＰｐａに合致するように気筒群Ａにおける可変動弁機構５ａを駆動制御する。そしてステップＡ２５に進み、ステップＡ２３で算出した偏差ΔＰａの所定期間における最大値ΔＰａｍａｘ及び最小値ΔＰａｍｉｎを抽出する。
【００５４】
次に、ステップＢ２１に進み、上述したように気筒群ＡにおけるステップＡ２１〜Ａ２５と同様なルーチンを気筒群Ｂについて、ステップＢ２１〜Ｂ２５で行なう。つまり、気筒群Ｂに設けられている可変動弁機構５ｂにおける実ポジションＰｒｂと目標ポジションＰｐｂとの偏差ΔＰｂを算出して、実ポジションＰｒｂが目標ポジションＰｐｂに合致するようにポジション集束制御を行なうとともに、偏差ΔＰｂの最大値ΔＰｂｍａｘ及び最小値ΔＰｂｍｉｎを抽出する。
【００５５】
次に、図８に示すステップＣ２１に進み、ステップＡ２５で抽出した可変動弁機構５ａにおける偏差ΔＰａの最大値ΔＰａｍａｘ及び最小値ΔＰａｍｉｎとステップＢ２５で抽出した可変動弁機構５ｂにおける偏差ΔＰｂの最大値ΔＰｂｍａｘ及び最小値ΔＰｂｍｉｎとから、偏差ΔＰａと偏差ΔＰｂとのばらつき最大値ΔＰａｂ（ただし、ΔＰａｍａｘ−ΔＰｂｍｉｎ＞ΔＰｂｍａｘ−ΔＰａｍｉｎのときには、ΔＰａｂ＝ΔＰａｍａｘ−ΔＰｂｍｉｎ、ΔＰｂｍａｘ−ΔＰａｍｉｎ＞ΔＰａｍａｘ−ΔＰｂｍｉｎのときには、ΔＰａｂ＝ΔＰｂｍａｘ−ΔＰａｍｉｎ）を算出する。
【００５６】
次に、ステップＣ２２に進み、ステップＣ２１で算出したばらつき最大値ΔＰａｂが所定値γよりも大きいか否か判定する。そして、ステップＣ２２の判定が肯定、つまりばらつき最大値ΔＰａｂが所定値γよりも大きい場合には、ステップＣ２３に進み、タイマＣを作動させ、カウントアップを行なう。
次に、ステップＣ２４に進み、タイマＣのカウントアップ値（作動時間）Ｔｃが所定値（所定時間）β′よりも大きいか否か判定する。ステップＣ２４の判定が肯定、つまりばらつき最大値ΔＰａｂが所定値γよりも大きい状態が所定時間β′よりも長い時間継続した場合には、ＥＣＵ１６内に備えられた判定機能（異常判定手段）が、可変動弁機構５ａ，５ｂの少なくとも何れかが固結するなどの異常が生じたと判定して、ステップＣ２５に進み、フェールフラグＦを１に設定する。
【００５７】
次に、ステップＣ２６に進み、ＥＣＵ１６内に備えられた変更機能（異常時変更手段）により、気筒群Ａの可変動弁機構５ａ及び気筒群Ｂの可変動弁機構５ｂのそれぞれの目標ポジション（目標駆動状態）Ｐｐａ，Ｐｐｂを最低速ポジション（最低速駆動状態）Ｐｌａ，Ｐｌｂに設定する。この最低速ポジションＰｌａ，Ｐｌｂへの設定は、上述した第１実施形態におけるステップＣ４と同一のものであり、またステップＣ２５で設定されたフェールフラグＦが１に設定されることにより行なわれるものである。
【００５８】
次に、ステップＣ２７に進み、点火時期や燃料噴射などのエンジン１の制御要素に関わる制御マップを、最低速マップにそれぞれ変更し、ＥＣＵ１６は制御要素を、この最低速マップに基づき制御する。また、エンジン１の最高回転数の上限値（最高エンジン回転数）Ｎｅｍａｘを所定値Ｎｅｍａｘ′に低下させる。このステップＣ２７は上述した第１実施形態におけるステップＣ５と同一のものである。そして、その後リターンされる。
【００５９】
ステップＣ２２においてばらつき最大値ΔＰａｂが所定値γ以下である場合には、ステップＣ２８に進み、タイマＣをリセットしてリターンされる。また、ステップＣ２４においてタイマＣのカウントアップ値Ｔｃが所定値β′以下である場合にはおいて、ステップＣ２５〜Ｃ２７を飛び越してリターンされる。
以上説明したように、本第２実施形態では、気筒群Ａ（右バンク）と気筒群Ｂ（左バンク）とに設けられ、それぞれ独立して駆動制御される可変動弁機構の制御装置において、気筒群Ａの可変動弁機構５ａにおける実ポジションＰｒａと目標ポジションＰｐａとの偏差ΔＰａと、気筒群Ｂの可変動弁機構５ｂにおける実ポジションＰｒｂと目標ポジションＰｐｂとの偏差ΔＰｂとのばらつき最大値ΔＰａｂが所定値γよりも大きい状態が所定時間継続した場合に、可変動弁機構５ａ，５ｂのいずれかに異常が生じたと判定する。
【００６０】
例えば、目標ポジションＰｐａ，Ｐｐｂが、図９に実線で示すように低速側から高速側へ変更するように設定され、可変動弁機構５ａ，５ｂが低速側から高速側へ可変制御される際に、いずれかの気筒群における可変動弁機構の駆動手段に不具合が生じ、実ポジションが図９に二点鎖線IIで示すように、この可変動弁機構の応答性が他方の可変動弁機構よりも悪くなり、この不具合が生じた可変動弁機構における目標ポジションと実ポジションとの偏差が他の可変動弁機構における同偏差に対して大きくなると、可変動弁機構に異常が生じたと判定される。
【００６１】
このように、いずれかの気筒群における可変動弁機構の応答性が他の気筒群における可変動弁機構よりも悪くなるなどして、いずれかの可変動弁機構における目標ポジションと実ポジションとの偏差が、他の可変動弁機構における同偏差に対して大きくなると、異常が生じたと判定するので、可変動弁機構の異常検出を的確に且つ迅速に行なうことができる。なお、この第２実施形態における異常判定においても、第１実施形態で示したように、可変動弁機構が固結するなどして、可変動弁機構が不変となった場合にも異常と検出することができる。
【００６２】
そして、第２実施形態における可変動弁機構の制御装置でも、いずれかの気筒群における可変動弁機構に異常が生じたと判定されると、全ての気筒群における可変動弁機構の目標ポジションを最低速ポジションに設定し、各可変動弁機構を最低速ポジションにより駆動するので、各可変動弁機構の駆動状態が最低速ポジションから可変制御されることはなく、異常が生じた可変動弁機構の応答性遅れなどにより気筒群間での出力特性に差が生じることが防止されて、振動や異音の発生が抑制される。また、第１実施形態と同様に、可変動弁機構の最低ポジションによる駆動により、吸気弁や排気弁の開弁特性は最低速特性となるので、アイドリング時における燃焼安定性が確保されるとともに、低中速領域による運転が可能とすることができる。
【００６３】
さらに、本第２実施形態でも、第１実施形態と同様に、気筒群Ａ又は気筒群Ｂにおける可変動弁機構５ａ，５ｂの何れかに異常が生じると、点火時期や燃料噴射などのエンジン１の制御要素に関する制御マップを最低速マップに変更して、この制御要素を最低速マップに応じて制御する。 よって、点火時期や燃料噴射（体積効率）などの制御要素は、異常発生により最低速ポジションに切換制御された可変動弁機構による吸気弁や排気弁といったバルブの開弁特性に応じて最適に制御されることとなり、燃焼安定性がより向上されて、振動や異音の発生がより抑制されるとともに、耐久性が確保される。
【００６４】
また、本第２実施形態においても、上述した第１実施形態と同様に、気筒群毎に設けられた可変動弁機構のいずれかに異常が生じたことにより、可変動弁機構の目標ポジションが最低速ポジションに設定されるとともに、制御要素の制御マップが最低速マップに変更されると、エンジン回転数Ｎｅの上限値（最高エンジン回転数）Ｎｅｍａｘが所定値Ｎｅｍａｘ′に低下される。
【００６５】
このように、可変動弁機構の最低速ポジションによる駆動制御に合わせて、最高エンジン回転数Ｎｅｍａｘを低下させることにより、エンジンの耐久性が確保されることとなる。
なお、上述した第１実施形態及び第２実施形態において、可変動弁機構のいずれかに異常が生じたと判定すると、可変動弁機構に異常が生じたことを運転者に警報又は表示する警報装置又は表示装置を設けるようにしてもよい。
【００６６】
また第１実施形態及び第２実施形態では、本発明の内燃機関の出力可変機構制御装置について、気筒群毎に設けられる出力可変機構として可変動弁機構を例に説明したが、この可変動弁機構の構成については、上述した実施形態に限定されるものではなく、吸気弁や排気弁の開弁特性を無段階に又は有段階に可変制御可能に構成されるものであればよい。また、開弁特性については、開弁期間を可変制御する可変動弁機構の実施形態であったが、バルブリフト量や開弁タイミングを可変制御するように構成されるものであってもよい。
【００６７】
なお、本第１実施形態及び第２実施形態では、吸気弁と排気弁との両方における開弁特性を可変制御するように説明したが、これに限らずに吸気弁又は排気弁の一方の開弁特性を可変制御可能に構成される可変動弁機構でもよい。
また、上述した第１実施形態及び第２実施形態では、右バンクと左バンクとの各バンク毎に独立して駆動制御される可変動弁機構を設けたＶ型エンジンを例に説明したが、本発明の出力可変機構制御装置は、これに限定されるものではない。例えば、直線型の多気筒エンジンを複数の気筒群に分けて、これらの気筒群毎に独立して駆動制御される可変動弁機構を設けるようにしたエンジンなどでもよい。
【００６８】
また、上述した第１実施形態及び第２実施形態では、各可変動弁機構における目標ポジションが同一的に設定され、各気筒群における開弁特性が同一的となるように各可変動弁機構が駆動制御される構成の例を説明したが、これに限定されるものではない。つまり、各可変同弁機構における目標ポジションが独自に設定され、各気筒群における開弁特性がそれぞれ異なるように各可変動弁機構を駆動制御するように構成されるものにおいても、上述したようにいずれかの気筒群における可変動弁機構に異常が生じたと判定されると、全ての可変動弁機構の各目標ポジションを最低速ポジションに変更するようにしてもよい。
【００６９】
さらに、上述した第１及び第２実施形態では、可変動弁機構の制御装置について説明したが、本発明の内燃機関の出力可変機構制御装置はこれに限定されるものではなく、可変吸気機構や可変圧縮比機構、及び可変過給機構などのエンジン出力を可変制御可能で、気筒列などの気筒群を複数有する内燃機関の各気筒群に設けられる出力可変機構の制御装置であればよい。この場合にも、それぞれの出力可変機構が独立して駆動制御されるように構成され、いずれかの気筒群における出力可変機構に異常が生じた場合には、全ての気筒群における出力可変機構の駆動状態を最低速ポジション（最低速駆動状態）に切換制御するようにすればよい。
【００７０】
なお、この場合にも、いずれかの気筒群における出力可変機構に異常が生じ、全ての気筒群における出力可変機構の駆動状態を最低速ポジションに切換制御すると、エンジンの制御要素における制御マップを最低速マップに設定して、この最低速マップにより制御したり、最高エンジン回転数を低下させるようにしてもよい。
【００７１】
また、上述した第１及び第２実施形態では、点火時期や燃料噴射などのエンジン１の制御要素１０１を最適マップ、最低速マップ及び最高速マップにより制御する例について説明したが、本発明の出力可変機構制御装置は、これに限定されるものではなく、これらの制御要素１０１は、エンジン１の運転の状態やバルブの開弁特性に応じて制御されるように構成されていればよい。
【００７２】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１記載の本発明の内燃機関の出力可変機構制御装置によれば、気筒群を複数有する内燃機関の各気筒群に設けられ、独立して駆動される各出力可変機構のそれぞれの実駆動状態が内燃機関の運転状態に応じて設定される目標駆動状態となるように、各出力可変機構を駆動制御するとともに、各出力可変機構の少なくともいずれかに異常が生じたと判定されると、全ての出力可変機構における各目標駆動状態を最低速駆動状態に変更するので、いずれかの気筒群における出力可変機構に異常が生じても、少なくとも異常が生じていない出力可変機構が最低速駆動状態として駆動制御され、アイドリング時における燃焼安定性を確保することができるとともに、最低限の走行、つまり低中速領域による走行を可能とすることができる。さらに、いずれかの気筒群における出力可変機構に異常が生じ、各出力可変機構が目標駆動状態として設定される最低速駆動状態で駆動制御されると、内燃機関の点火時期と燃料噴射との少なくとも一つを出力可変機構の最低速駆動状態に対応して制御するので、内燃機関の制御要素が出力可変機構の駆動状態に応じて最適に制御されて、燃焼安定性をより向上することができるとともに、振動や異音の発生を抑制することができ、耐久性を確保することができる。
【００７５】
請求項２記載の本発明の内燃機関の出力可変機構制御装置によれば、さらに、いずれかの気筒群における出力可変機構に異常が生じ、各出力可変機構が目標駆動状態として設定される最低速駆動状態で駆動制御されると、内燃機関の点火時期と燃料噴射との少なくとも一つを出力可変機構の最低速駆動状態に対応して制御するので、内燃機関の制御要素が出力可変機構の駆動状態に応じて最適に制御されて、燃焼安定性をより向上することができるとともに、振動や異音の発生を抑制することができ、耐久性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における内燃機関の出力可変機構制御装置の模式的な全体構成図である。
【図２】本発明の実施形態における出力可変機構の斜視図である。
【図３】本発明の実施形態における出力可変機構についての作動特性を説明する特性図である。
【図４】本発明の実施形態における内燃機関の出力可変機構制御装置のブロック構成図である。
【図５】本発明の第１実施形態における内燃機関の出力可変機構の制御について説明するフローチャートである。
【図６】本発明の第１実施形態における内燃機関の出力可変機構の制御について説明するフローチャートである。
【図７】本発明の第２実施形態における内燃機関の出力可変機構の制御について説明するフローチャートである。
【図８】本発明の第２実施形態における内燃機関の出力可変機構の制御について説明するフローチャートである。
【図９】本発明の実施形態における出力可変機構の駆動状態を説明する図である。
【符号の説明】
１ エンジン
３ａ 右バンク（気筒群Ａ）
３ｂ 左バンク（気筒群Ｂ）
５ａ，５ｂ 出力可変機構としての可変動弁機構（バルブタイミング可変機構）
１５ａ，１５ｂ 駆動手段としてのアクチュエータ
１６ ＥＣＵ
２３ａ，２３ｂ ポジションセンサ
１０１ 制御要素
１０２ マップ格納手段
Claims (2)
- 複数の気筒群を有する内燃機関の前記各気筒群に設けられ、独立して駆動される出力可変機構と、
前記各出力可変機構のそれぞれの実駆動状態を検出する実駆動状態検出手段と、
前記各出力可変機構の目標駆動状態を前記内燃機関の運転状態に応じて設定する目標駆動状態設定手段と、
前記各出力可変機構の前記実駆動状態が前記目標駆動状態となるように各出力可変機構を駆動制御する駆動手段と、
前記各出力可変機構の異常を判定する異常判定手段と、
前記異常判定手段により前記各出力可変機構の少なくともいずれかに異常が生じたと判定されると、全ての前記出力可変機構における各目標駆動状態を最低速駆動状態に変更する異常時変更手段とを備え、
前記目標駆動状態設定手段が、前記各出力可変機構の目標駆動状態を同一的に設定するとともに、
前記異常判定手段が、前記各出力可変機構における前記目標駆動状態と前記実駆動状態との偏差を算出し、前記各出力可変機構間での前記偏差の最大ばらつき値を算出し、該最大ばらつき値が所定値よりも大きいときに前記出力可変機構が異常であると判定する
ことを特徴とする、内燃機関の出力可変機構制御装置。 - 前記異常時変更手段により、前記目標駆動状態が最低速駆動状態に変更されると、前記内燃機関の点火時期と燃料噴射との少なくとも一つが前記出力可変機構の最低速駆動状態に対応して制御される
ことを特徴とする、請求項１記載の内燃機関の出力可変機構制御装置。
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