JP4585584B2 - 内燃機関の吸気制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、アクチュエータによって開度が制御される電制式吸気絞り弁と、吸気バルブの開特性をアクチュエータによって可変にする可変動弁機構と、を備え、これらを目標吸気圧及び目標吸入空気量に基づいて制御する内燃機関の吸気制御装置に関する。

従来、吸気バルブのバルブタイミングの調整によって機関の吸入空気量を制御すると共に、キャニスタからのエバポパージ等により負圧発生が要求されると、吸気絞り弁（スロットル弁）を閉じて所望の負圧を発生させる構成が知られており、更に、特許文献１には、吸気絞り弁の開度制御による負圧変化に応じて吸気バルブの閉弁時期を補正する技術が開示されている。

前記特許文献１のものでは、負圧センサによって検出される実際の負圧（吸気圧）に応じて目標体積流量比を補正し、該補正された目標体積流量比に基づいて吸気バルブの閉時期を決定している。
特開２００１−１７３４７０号公報

ところで、前記負圧センサの故障によって検出結果が異常な値を示すようになったり、絞り弁の故障やバルブデポジットの影響によって吸気圧が異常な値を示すようになったりすると、前記目標体積流量比が誤って補正され、結果、吸入空気量の制御精度が低下し、運転性を悪化させる可能性があった。
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、吸気圧の検出値が異常な値を示すようになった場合に、運転性が大きく悪化することを回避できる内燃機関の吸気制御装置を提供することを目的とする。

そのため、本発明では、目標吸気圧に基づいて電制式吸気絞り弁を制御する一方、目標吸入空気量に基づいて吸気バルブの可変動弁機構を制御すると共に、前記目標吸気圧と吸気圧検出手段で検出される実際の吸気圧との偏差に基づいて可変動弁機構を補正制御する構成において、前記吸気圧検出手段で検出した実際の吸気圧検出値が異常な値を示したときに、前記吸気バルブの開特性を予め記憶された開特性に固定し、かつ、前記電制式吸気絞り弁を前記目標吸入空気量に基づいて制御する構成とした。

上記発明によると、吸気圧検出値が正常であれば、吸気バルブの開特性を制御することで機関の吸入空気量を目標に制御するが、吸気圧検出値が異常値を示すようになると、吸気バルブの開特性を固定し、目標吸気圧に基づく電制式吸気絞り弁の制御を、目標吸入空気量に基づく電制式吸気絞り弁の制御に切り換える。
従って、吸気圧検出値が異常な値を示すようになったときに、吸気バルブの開特性が異常な特性に変更されることが回避され、電制式吸気絞り弁で吸入空気量制御を行わせることができる。

図１は、実施形態における車両用内燃機関のシステム構成図である。
図１において、内燃機関１０１の吸気管１０２には、スロットルモータ１０３ａ（アクチュエータ）でスロットルバルブ１０３ｂ（吸気絞り弁）を開閉駆動する電子制御スロットル１０４（電制式吸気絞り弁）が介装され、該電子制御スロットル１０４及び吸気バルブ１０５を介して、燃焼室１０６内に空気が吸入される。

燃焼排気は燃焼室１０６から排気バルブ１０７を介して排出され、フロント触媒１０８及びリア触媒１０９で浄化された後、大気中に放出される。
前記排気バルブ１０７は、排気側カムシャフト１１０に軸支されたカム１１１によって一定のバルブリフト量，バルブ作動角及びバルブタイミングを保って開閉駆動される。
一方、吸気バルブ１０５側には、吸気バルブ１０５のバルブリフト量を作動角と共に連続的に可変するＶＥＬ（Variable valve Event and Lift）機構１１２が設けられる。

更に、吸気バルブ１０５側には、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を変化させることで、吸気バルブ１０５のバルブ作動角の中心位相を連続的に可変するＶＴＣ（Variable valve Timing Control）機構１１３が設けられる。
前記ＶＥＬ機構１１２及びＶＴＣ機構１１３が、本実施形態における可変動弁機構に相当する。

マイクロコンピュータを内蔵するエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１１４は、目標吸入空気量（目標体積流量比）や目標吸入負圧（目標マニ圧比）に基づいて、前記電子制御スロットル１０４，ＶＥＬ機構１１２及びＶＴＣ機構１１３を制御する。
前記ＥＣＵ１１４には、内燃機関１０１の吸入空気量を検出するエアフローメータ１１５、アクセル開度を検出するアクセルペダルセンサ１１６、クランクシャフト１２０の基準回転位置毎にクランク角信号を出力するクランク角センサ１１７、スロットルバルブ１０３ｂの開度ＴＶＯを検出するスロットルセンサ１１８、内燃機関１０１の冷却水温度を検出する水温センサ１１９、カムシャフト１３の基準回転位置毎にカム信号を出力するカムセンサ１３２、スロットルバルブ１０３ｂの下流でかつ吸気バルブ１０５の上流側での吸気マニホールド圧（吸気管圧）を検出する吸気圧検出手段としての吸気圧センサ１３３からの検出信号が入力される。

また、各気筒の吸気バルブ１０５上流側の吸気ポート１３０には、電磁式の燃料噴射弁１３１が設けられ、該燃料噴射弁１３１は、前記ＥＣＵ１１４からの噴射パルス信号によって開弁駆動され、前記噴射パルス信号の噴射パルス幅（開弁時間）に比例する量の燃料を噴射する。
図２〜図４は、前記ＶＥＬ機構１１２の構造を詳細に示すものである。

図２〜図４に示すＶＥＬ機構１１２は、一対の吸気バルブ１０５，１０５と、シリンダヘッド１１のカム軸受１４に回転自在に支持された中空状のカムシャフト１３（駆動軸）と、該カムシャフト１３に軸支された回転カムである２つの偏心カム１５，１５（駆動カム）と、前記カムシャフト１３の上方位置に同じカム軸受１４に回転自在に支持された制御軸１６と、該制御軸１６に制御カム１７を介して揺動自在に支持された一対のロッカアーム１８，１８と、各吸気バルブ１０５，１０５の上端部にバルブリフター１９，１９を介して配置された一対のそれぞれ独立した揺動カム２０，２０とを備えている。

前記偏心カム１５，１５とロッカアーム１８，１８とは、リンクアーム２５，２５によって連係され、ロッカアーム１８，１８と揺動カム２０，２０とは、リンク部材２６，２６によって連係されている。
上記ロッカアーム１８，１８，リンクアーム２５，２５，リンク部材２６，２６が伝達機構を構成する。

前記偏心カム１５は、図５に示すように、略リング状を呈し、小径なカム本体１５ａと、該カム本体１５ａの外端面に一体に設けられたフランジ部１５ｂとからなり、内部軸方向にカムシャフト挿通孔１５ｃが貫通形成されていると共に、カム本体１５ａの軸心Ｘがカムシャフト１３の軸心Ｙから所定量だけ偏心している。
また、前記偏心カム１５は、カムシャフト１３に対し前記バルブリフター１９に干渉しない両外側にカム軸挿通孔１５ｃを介して圧入固定されている。

前記ロッカアーム１８は、図４に示すように、略クランク状に屈曲形成され、中央の基部１８ａが制御カム１７に回転自在に支持されている。
また、基部１８ａの外端部に突設された一端部１８ｂには、リンクアーム２５の先端部と連結するピン２１が圧入されるピン孔１８ｄが貫通形成されている一方、基部１８ａの内端部に突設された他端部１８ｃには、各リンク部材２６の後述する一端部２６ａと連結するピン２８が圧入されるピン孔１８ｅが形成されている。

前記制御カム１７は、円筒状を呈し、制御軸１６外周に固定されていると共に、図２に示すように軸心Ｐ１位置が制御軸１６の軸心Ｐ２からαだけ偏心している。
前記揺動カム２０は、図２及び図６，図７に示すように略横Ｕ字形状を呈し、略円環状の基端部２２にカムシャフト１３が嵌挿されて回転自在に支持される支持孔２２ａが貫通形成されていると共に、ロッカアーム１８の他端部１８ｃ側に位置する端部２３にピン孔２３ａが貫通形成されている。

また、揺動カム２０の下面には、基端部２２側の基円面２４ａと該基円面２４ａから端部２３端縁側に円弧状に延びるカム面２４ｂとが形成されており、該基円面２４ａとカム面２４ｂとが、揺動カム２０の揺動位置に応じて各バルブリフター１９の上面所定位置に当接するようになっている。
即ち、図８に示すバルブリフト特性からみると、図２に示すように基円面２４ａの所定角度範囲θ１がベースサークル区間になり、カム面２４ｂの前記ベースサークル区間θ１から所定角度範囲θ２が所謂ランプ区間となり、更に、カム面２４ｂのランプ区間θ２から所定角度範囲θ３がリフト区間になるように設定されている。

また、前記リンクアーム２５は、円環状の基部２５ａと、該基部２５ａの外周面所定位置に突設された突出端２５ｂとを備え、基部２５ａの中央位置には、前記偏心カム１５のカム本体１５ａの外周面に回転自在に嵌合する嵌合穴２５ｃが形成されている一方、突出端２５ｂには、前記ピン２１が回転自在に挿通するピン孔２５ｄが貫通形成されている。
更に、前記リンク部材２６は、所定長さの直線状に形成され、円形状の両端部２６ａ，２６ｂには前記ロッカアーム１８の他端部１８ｃと揺動カム２０の端部２３の各ピン孔１８ｄ，２３ａに圧入した各ピン２８，２９の端部が回転自在に挿通するピン挿通孔２６ｃ，２６ｄが貫通形成されている。

尚、各ピン２１，２８，２９の一端部には、リンクアーム２５やリンク部材２６の軸方向の移動を規制するスナップリング３０，３１，３２が設けられている。
上記構成において、制御軸１６の軸心Ｐ２と制御カム１７の軸心Ｐ１との位置関係によって、図６，７に示すように、バルブリフト量が変化することになり、前記制御軸１６を回転駆動させることで、制御カム１７の軸心Ｐ１に対する制御軸１６の軸心Ｐ２の位置を変化させる。

前記制御軸１６は、図１０に示すような構成によって、ストッパにより制限される所定回転角度範囲内でＤＣサーボモータ（アクチュエータ）１２１により回転駆動されるようになっており、前記制御軸１６の角度を前記アクチュエータ１２１で変化させることで、吸気バルブ１０５のバルブリフト量及びバルブ作動角が、前記ストッパで制限される最大バルブリフト量と最小バルブリフト量との間の可変範囲内で連続的に変化する（図９参照）。

図１０において、ＤＣサーボモータ１２１は、その回転軸が制御軸１６と平行になるように配置され、回転軸の先端には、かさ歯車１２２が軸支されている。
一方、前記制御軸１６の先端に一対のステー１２３ａ，１２３ｂが固定され、一対のステー１２３ａ，１２３ｂの先端部を連結する制御軸１６と平行な軸周りに、ナット１２４が揺動可能に支持される。

前記ナット１２４に噛み合わされるネジ棒１２５の先端には、前記かさ歯車１２２に噛み合わされるかさ歯車１２６が軸支されており、ＤＣサーボモータ１２１の回転によってネジ棒１２５が回転し、該ネジ棒１２５に噛み合うナット１２４の位置が、ネジ棒１２５の軸方向に変位することで、制御軸１６が回転されるようになっている。
ここで、ナット１２４の位置をかさ歯車１２６に近づける方向が、バルブリフト量が小さくなる方向で、逆に、ナット１２４の位置をかさ歯車１２６から遠ざける方向が、バルブリフト量が大きくなる方向となっている。

前記制御軸１６の先端には、図１０に示すように、制御軸１６の角度を検出するポテンショメータ式の角度センサ１２７が設けられており、該角度センサ１２７で検出される実際の角度が目標角度（目標バルブリフト量相当値）に一致するように、前記ＥＣＵ１１４が前記ＤＣサーボモータ１２１をフィードバック制御する。
また、前記制御軸１６の外周に突出形成したストッパ部材１２８が、固定側の受け部材（図示省略）に対してバルブリフトの増大方向及び減少方向の双方で当接することで、制御軸１６の回転範囲が規制され、これにより最小バルブリフト量及び最大バルブリフト量が規定されるようになっている。

次に、前記ＶＴＣ機構１１３の構成を、図１１に基づいて説明する。
本実施形態におけるＶＴＣ機構１１３は、ベーン式の可変バルブタイミング機構であり、クランクシャフト１２０によりタイミングチェーンを介して回転駆動されるカムスプロケット５１（タイミングスプロケット）と、吸気側カムシャフト１３の端部に固定されてカムスプロケット５１内に回転自在に収容された回転部材５３と、該回転部材５３をカムスプロケット５１に対して相対的に回転させる油圧回路５４と、カムスプロケット５１と回転部材５３との相対回転位置を所定位置で選択的にロックするロック機構６０とを備えている。

前記カムスプロケット５１は、外周にタイミングチェーン（又はタイミングベルト）が噛合する歯部を有する回転部（図示省略）と、該回転部の前方に配置されて前記回転部材５３を回転自在に収容するハウジング５６と、該ハウジング５６の前後開口を閉塞するフロントカバー，リアカバー（図示省略）とから構成される。
前記ハウジング５６は、前後両端が開口形成された円筒状を呈し、内周面には、横断面台形状を呈し、それぞれハウジング５６の軸方向に沿って設けられる４つの隔壁部６３が９０°間隔で突設されている。

前記回転部材５３は、吸気側カム軸１４の前端部に固定されており、円環状の基部７７の外周面に９０°間隔で４つのベーン７８ａ，７８ｂ，７８ｃ，７８ｄが設けられている。
前記第１〜第４ベーン７８ａ〜７８ｄは、それぞれ断面が略逆台形状を呈し、各隔壁部６３間の凹部に配置され、前記凹部を回転方向の前後に隔成し、ベーン７８ａ〜７８ｄの両側と各隔壁部６３の両側面との間に、進角側油圧室８２と遅角側油圧室８３を構成する。

前記ロック機構６０は、ロックピン８４が、回転部材５３の最大遅角側の回動位置（基準作動状態）において係合孔（図示省略）に係入するようになっている。
前記油圧回路５４は、進角側油圧室８２に対して油圧を給排する第１油圧通路９１と、遅角側油圧室８３に対して油圧を給排する第２油圧通路９２との２系統の油圧通路を有し、この両油圧通路９１，９２には、供給通路９３とドレン通路９４ａ，９４ｂとがそれぞれ通路切り換え用の電磁切換弁９５を介して接続されている。

前記供給通路９３には、オイルパン９６内の油を圧送する機関駆動のオイルポンプ９７が設けられている一方、ドレン通路９４ａ，９４ｂの下流端がオイルパン９６に連通している。
前記第１油圧通路９１は、回転部材５３の基部７７内に略放射状に形成されて各進角側油圧室８２に連通する４本の分岐路９１ｄに接続され、第２油圧通路９２は、各遅角側油圧室８３に開口する４つの油孔９２ｄに接続される。

前記電磁切換弁９５は、内部のスプール弁体が各油圧通路９１，９２と供給通路９３及びドレン通路９４ａ，９４ｂとを相対的に切り換え制御するようになっている。
前記ＥＣＵ１１４は、前記電磁切換弁９５を駆動する電磁アクチュエータ９９に対する通電量を、ディザ信号が重畳されたデューティ制御信号に基づいて制御する。
例えば、電磁アクチュエータ９９にデューティ比０％の制御信号（ＯＦＦ信号）を出力すると、オイルポンプ４７から圧送された作動油は、第２油圧通路９２を通って遅角側油圧室８３に供給されると共に、進角側油圧室８２内の作動油が、第１油圧通路９１を通って第１ドレン通路９４ａからオイルパン９６内に排出される。

従って、遅角側油圧室８３の内圧が高、進角側油圧室８２の内圧が低となって、回転部材５３は、ベーン７８ａ〜７８ｂを介して最大遅角側に回転し、この結果、吸気バルブ１０５の開期間（開時期及び閉時期）が遅くなる。
一方、電磁アクチュエータ９９にデューティ比１００％の制御信号（ＯＮ信号）を出力すると、作動油は、第１油圧通路９１を通って進角側油圧室８２内に供給されると共に、遅角側油圧室８３内の作動油が第２油圧通路９２及び第２ドレン通路９４ｂを通ってオイルパン９６に排出され、遅角側油圧室８３が低圧になる。

このため、回転部材５３は、ベーン７８ａ〜７８ｄを介して進角側へ最大に回転し、これによって、吸気バルブ１０５の開期間（開時期及び閉時期）が早くなる。
尚、可変動弁機構の構成を、上記構成のＶＥＬ機構１１２，ＶＴＣ機構１１３に限定するものでないことは明らかである。
次に、前記ＥＣＵ１１４による前記電子制御スロットル１０４，ＶＥＬ機構１１２及びＶＴＣ機構１１３の制御を詳細に説明する。

図１２は、前記ＥＣＵ１１４による電子制御スロットル１０４，ＶＥＬ機構１１２，ＶＴＣ機構１１３の制御機能を示すメイン制御ブロック図である。
図１２において、目標体積流量比演算部Ａでは、機関回転速度NRPM及びアクセル開度ＡＰＯに基づいて目標体積流量比TGQH0（目標吸入空気量）を演算する。
目標マニ圧比演算部Ｂでは、機関回転速度NRPM及び前記目標体積流量比演算部Ａで演算された目標体積流量比TGQH0に基づいて目標マニ圧比TGPM（目標吸気圧）を演算する。

前記目標マニ圧比TGPMは、吸気マニホールド圧／大気圧の目標値である。
目標スロットル開度演算部Ｃでは、機関回転速度NRPM，目標体積流量比演算部Ａで演算された目標体積流量比TGQH0，目標マニ圧比演算部Ｂで演算された目標マニ圧比TGPM，後述する検出・診断部Ｇにおける吸気圧センサ１３３の診断情報DGNNGに基づいて目標スロットル開度TGTVOを演算する。

前記目標スロットル開度TGTVOに実際の開度が一致するように、前記電子制御スロットル１０４のスロットルモータ１０３ａがフィードバック制御される。
制御偏差演算部Ｄでは、目標マニ圧比演算部Ｂで演算された目標マニ圧比TGPM，前記吸気圧センサ１３３で検出された実際の吸気マニホールド圧（実マニ圧）REPM，大気圧REPAに基づいて、目標マニ圧比TGPMと実マニ圧比との偏差DLTPRを演算する。

フィードバック制御部Ｅでは、前記制御偏差演算部Ｄで演算された目標マニ圧比TGPMと実マニ圧比との偏差DLTPR，検出・診断部Ｇにおける吸気圧センサ１３３の診断情報DGNNGに基づいて、吸気バルブ１０５の開特性（閉タイミング）を補正するためのフィードバック補正量HOSFBを演算する。
目標ＶＥＬ・ＶＴＣ演算部Ｆでは、機関回転速度NRPM，目標体積流量比演算部Ａで演算された目標体積流量比TGQH0，フィードバック制御部Ｅで演算されたフィードバック補正量HOSFB，前記検出・診断部Ｇにおける吸気圧センサ１３３の診断情報DGNNGに基づいて、ＶＥＬ機構１１２の制御目標TGVEL（制御軸１６の目標角度，目標バルブリフト量，目標作動角），ＶＴＣ機構１１３の制御目標TGVTC（バルブタイミングの進角目標）を演算する。

前記制御目標TGVELに基づいてＶＥＬ機構１１２がフィードバック制御され、制御目標TGVTCに基づいてＶＴＣ機構１１３がフィードバック制御される。
前記検出・診断部Ｇでは、吸気圧センサ１３３の出力ADPMを吸気マニホールド圧REPMに変換すると共に、前記出力ADPMに基づいて吸気圧センサ１３３の故障診断（吸気圧検出値の異常診断）を行って故障（吸気圧検出値の異常）の有無を示す診断情報DGNNGを出力する。

前記目標体積流量比演算部Ａの詳細は、図１３に示してある。
前記アクセル開度ＡＰＯの検出結果は、リミッタ処理部A101で０〜８０deg内の角度データに制限され、該制限後のアクセル開度データは変換部A102で目標スロットル開口面積相当値AGTVOに変換される。
前記目標スロットル開口面積相当値AGTVOは、除算部A103において機関回転速度NRPMで除算され、更に、除算部A104において排気量ＶＯＬで除算される。

前記機関回転速度NRPM及び排気量ＶＯＬで前記目標スロットル開口面積相当値AGTVOを除算した結果は、体積流量比変換部A105で目標体積流量比相当値（％）に変換される。
前記目標体積流量比相当値（％）は、単位変換部A106で割合データに変換される。
前記目標マニ圧比演算部Ｂの詳細は、図１４に示してある。
図１４において、変換マップB101は、機関回転速度NRPM及び目標体積流量比TGQH0に対応する目標マニ圧比TGPMを予め記憶したマップを備え、機関回転速度NRPM及び目標体積流量比TGQH0の入力値に対応する目標マニ圧比TGPMを出力する。

目標スロットル開度演算部Ｃの詳細は、図１５に示してある。
前記目標体積流量比演算部Ａから出力される割合データとしての目標体積流量比相当値は、単位変換部C101で目標体積流量比相当値（％）に変換される。
前記目標体積流量比相当値（％）は、体積流量比変換部C102で、スロットル開口面積相当値を機関回転速度NRPM及び排気量ＶＯＬで除算した結果に相当する値に変換される。

そして、乗算部C103では、前記体積流量比変換部C102の出力に、機関回転速度NRPM及び排気量ＶＯＬを乗算することで、目標開口面積相当値を求める。
一方、マニ圧比設定部C104では、機関回転速度NRPM及び目標体積流量比TGQH0に基づいて、吸気バルブ１０５の開特性（バルブリフト量及び中心位相）が基準状態であるときのマニ圧比を設定する。

補正係数演算部C105では、前記マニ圧比設定部C104で求めたマニ圧比や、目標マニ圧比TGPM等に基づいて、前記目標マニ圧比をそのときの吸気バルブ１０５の開特性で得るための前記目標開口面積相当値の補正値KAVELを演算する。
リミッタ処理部C106では、前記補正値KAVELを所定範囲内に制限する処理を行う。
前記リミッタ処理部C106でリミッタ処理された補正値KAVELは、選択部C107に出力され、選択部C107では、診断情報DGNNGに基づいて吸気圧センサ１３３が正常であると判断されるときには、リミッタ処理部C106を通過した補正値KAVELを出力し、診断情報DGNNGに基づいて吸気圧センサ１３３が故障していると判断されるときには、実質的に補正を行なわないことになる「１」を補正値KAVELとして出力する。

前記選択部C107の出力は、乗算部C108に出力されて、前記体積流量比変換部C102から出力された目標開口面積相当値に乗算される。
そして、乗算部C108の出力は、リミッタ処理部C109で所定範囲内に制限された後、開度変換部C110にて目標スロットル開度TGTVOに変換される。
これにより、吸気圧センサ１３３が正常であるときには、目標マニ圧比になるように、スロットルバルブ１０３ｂの開度がフィードホワード制御される。

一方、吸気圧センサ１３３の故障時には、後述するように、吸気バルブ１０５の開特性が基準状態に固定され、スロットルバルブ１０３ｂにより目標体積流量比に制御させるので、前記補正値KAVELによる目標開口面積相当値の補正は無用になる。
そこで、前記選択部C107は、吸気圧センサ１３３の故障時には、前記補正値KAVEL＝１として出力し、目標マニ圧比に応じた補正を禁止する。

前記制御偏差演算部Ｄの詳細は、図１６に示してある。
図１６において、実マニ圧比演算部D101では、前記吸気圧センサ１３３で検出された実際の吸気マニホールド圧（実マニ圧）REPM及び大気圧REPAに基づいて実マニ圧比（＝実際の吸気マニホールド圧／大気圧）を演算し、偏差演算部D102では、目標マニ圧比TGPMと実マニ圧比との偏差DLTPRを演算する。

前記フィードバック制御部Ｅの詳細は、図１７に示してある。
図１７に示すフィードバック制御部Ｅでは、前記偏差DLTPRに基づくPID制御によってフィードバック補正量HOSFBを設定する構成であり、前記偏差DLTPRの微分値と微分ゲインDGAINとに基づいて微分分HOSDを演算し、前記偏差DLTPRと比例ゲインPGAINとに基づいて比例分HOSPを演算し、前記偏差DLTPRと積分ゲインIGAINとに基づいて前回までの積分分HOSIzを補正して積分分HOSIを更新演算する。

そして、前記微分分HOSD，比例分HOSP，積分分HOSIを加算部E101で加算し、該加算結果を、リミッタ部E102で最大値（＝１）と最小値（＝−１）とで挟まれる範囲内に制限し、該制限結果をフィードバック補正量HOSFBとして出力する構成である。
ここで、前記微分ゲインDGAIN，比例ゲインPGAIN，積分ゲインIGAINは、図２２に示すゲイン設定部E105で設定される。

前記ゲイン設定部E105では、前記偏差DLTPRの絶対値と第１の所定値（例えば0.1）とを比較し、｜DLTPR｜≧第１所定値であって、前記偏差DLTPRに基づいて吸気圧検出値に軽微な異常が認められる場合には、前記微分ゲインDGAIN，比例ゲインPGAIN，積分ゲインIGAINとして、予め設定されている小さい方の値を選択して出力することで、前記偏差DLTPRに基づく補正度合いを小さくする。

一方、｜DLTPR｜＜第１所定値であれば、吸気圧検出値に異常がないと判断して、前記微分ゲインDGAIN，比例ゲインPGAIN，積分ゲインIGAINとして、予め設定されている大きい方の値を選択して出力することで、前記偏差DLTPRに基づく高い応答性のフィードバック制御を行わせる。
更に、前記偏差DLTPRに基づくフィードバック補正量HOSFBによる補正を行なわせるか禁止するかの判断に基づき、補正制御を禁止する場合には、選択部E103が前記積分分HOSIを０にリセットし、更に、選択部E104がフィードバック補正量HOSFBを０として出力するようにしてある。

前記偏差DLTPRの絶対値を絶対値演算部E106で演算し、比較部E107で前記偏差DLTPRの絶対値が第２所定値（例えば0.2）以上であるか否かを判別する。
そして、｜DLTPR｜≧第２所定値であれば、前記比較部E107が「１」を出力する。
前記比較部E107の出力と前記診断情報DGNNGとが、ＯＲ回路E108に入力され、｜DLTPR｜≧第２所定値であるか及び／又は前記検出・診断部Ｇで故障発生が診断されている場合に、ＯＲ回路E108から１が出力されるようにする。

前記ＯＲ回路E108の出力は反転回路E109で反転され、０のときに補正を禁止し、１のときの補正が許可される。
即ち、前記反転回路E109の出力が入力される選択部E103では、反転回路E109の出力が「０」のときに前記積分分HOSIを０にリセットし、同じく前記反転回路E109の出力が入力される選択部E104では、反転回路E109の出力が「０」のときにフィードバック補正量HOSFBを０として出力する。

従って、前記検出・診断部Ｇで故障発生が診断されておらず、然も、｜DLTPR｜＜第２所定値であって前記偏差DLTPRからも吸気圧検出値の大きな異常が認められない場合には、フィードバック補正量HOSFBによる補正が継続される。
但し、｜DLTPR｜＜第２所定値であっても、第１所定値≦｜DLTPR｜＜第２所定値であるときには、フィードバックゲインを通常よりも小さくすることで補正度合いを小さくした上で、フィードバック補正量HOSFBによる補正を継続させる。

上記構成により、バルブデポジットの影響等によって吸気圧が異常な値を示すときに、誤った補正制御が行われてしまうことを回避しつつ、フィードバック補正を極力継続させることができる。
前記目標ＶＥＬ・ＶＴＣ演算部Ｆの詳細は、図１８に示してある。
目標ＩＶＯ演算部F101では、機関回転速度NRPM及び目標体積流量比TGQH0に基づいて、吸気バルブ１０５の目標開タイミングＩＶＯ（degATDC）を演算する。

また、目標ＩＶＣ演算部F102では、機関回転速度NRPM及び目標体積流量比TGQH0に基づいて、吸気バルブ１０５の目標閉タイミングＩＶＣ（degATDC）を演算する。
尚、前記演算部F101，F102では、目標マニ圧比TGPMの状態で目標体積流量比TGQH0が得られる目標開タイミングＩＶＯ（degATDC），目標閉タイミングＩＶＣ（degATDC）を設定する。

シリンダ充填吸気量演算部F103では、前記目標閉タイミングＩＶＣに基づいて実際にシリンダに充填できる空気量割合を演算する。
補正部F104では、前記演算部F103で求めた空気量割合を前記フィードバック補正量HOSFBで補正する。
ここで、前記フィードバック補正量HOSFBは、吸気圧センサ１３３の検出値の異常時には０に設定されるから、吸気圧センサ１３３の検出値の異常時には、前記補正部F104における補正が禁止されることになる。

ＩＶＣ変換部F105では、前記フィードバック補正量HOSFBで補正された空気量割合を、目標閉タイミングＩＶＣに変換する。
選択部F106では、前記ＩＶＣ変換部F105で得られた目標閉タイミングＩＶＣと、最大値との小さい方を選択することで、前記最大値以内に目標閉タイミングＩＶＣを制限する。
更に、選択部F107では、目標ＩＶＣ演算部F102で演算された目標閉タイミングＩＶＣと、前記選択部F106を通過した目標閉タイミングＩＶＣとの大きい方（遅角側）を選択する。

選択部F108には、上記のようにして求められる目標開タイミングＩＶＯ及び目標閉タイミングＩＶＣが入力されると共に、予め記憶された固定の開タイミングFSIVO及び閉タイミングFSIVCが入力される。
尚、前記固定の開タイミングFSIVO及び閉タイミングFSIVCは、ＶＥＬ機構１１２，ＶＴＣ機構１１３などの可変動弁機構を備えずに、カムによって一定の開特性で吸気バルブ１０５が駆動される場合の開特性に相当するものとして設定される。

そして、前記選択部F108は、診断情報DGNNGに基づいて吸気圧センサ１３３が正常であると判断されるときには、機関回転速度NRPM及び目標体積流量比TGQH0に基づいて算出した目標開タイミングＩＶＯ及び目標閉タイミングＩＶＣを出力し、診断情報DGNNGに基づいて吸気圧センサ１３３の検出値が異常であると判断されるときには、固定の開タイミングFSIVO及び閉タイミングFSIVCを出力する。

前記選択部F108から出力される開タイミングＩＶＯ及び閉タイミングＩＶＣは、作動角演算部F109に入力され、ここで、吸気バルブ１０５の作動角が演算される。
前記作動角は、ＶＥＬ角度演算部F110においてＶＥＬ機構１１２の制御軸１６の目標角度TGVELに変換されて出力され、前記目標角度TGVELに制御軸１６の実際の角度が一致するように、前記ＤＣサーボモータ１２１がフィードバック制御される。

また、ＩＶＯ演算部F111では、前記目標角度TGVELから、吸気バルブ１０５の中心位相を最遅角したときの吸気バルブ１０５の開タイミングＩＶＯを求める。
そして、進角量演算部F112では、前記ＩＶＯ演算部F111で求められた開タイミングＩＶＯと、前記選択部F108から出力される目標開タイミングＩＶＯとの差として、ＶＴＣ機構１１３における中心位相の目標進角量TGVTCを算出する。

前記目標進角量TGVTCに実際の進角値が一致するように、前記ＶＴＣ機構１１３の電磁アクチュエータ９９がフィードバック制御される。
前記検出・診断部Ｇの詳細は、図１９に示してある。
図１９に示す検出・診断部Ｇでは、吸気圧センサ１３３の出力ADPMが変換部G101において、圧力データ（kPa）に変換される。

一方、第１比較部G102では、実際の出力ADPMが予め記憶された最小出力以下であるか否かを判別し、実際の出力ADPMが前記最小出力以下であれば、１を出力する。
また、第２比較部G103では、実際の出力ADPMが予め記憶された最大出力以上であるか否かを判別し、実際の出力ADPMが前記最大出力以上であれば、１を出力する。
前記第１比較部G102及び第２比較部G103の出力は、ＯＲ回路（論理和演算回路）G104に出力される。

そして、ＯＲ回路G104は、実際の出力ADPMが前記最小出力以下であるか、実際の出力ADPMが前記最大出力以上であって、出力ADPM（吸気圧検出値）が異常な値を示し、吸気圧センサ１３３の故障（断線・ショート）が推定されるときに、診断情報DGNNGを１として出力し、実際の出力ADPMが前記最小出力と最大出力とで挟まれる正常範囲内であれば、診断情報DGNNGを０として出力する。

尚、吸気圧センサ１３３の故障診断の方法を上記に限定するものではなく、例えば、吸入空気量の検出値と機関回転速度とから推定される吸気圧を、吸気圧センサ１３３の検出結果と比較して、故障・劣化の有無を診断する構成としても良い。
上記構成によると、吸気圧センサ１３３が正常であるときには、目標マニ圧比（目標吸気圧）に基づいてスロットルバルブ１０３ｂ（吸気絞り弁）の開度が制御されると共に、目標体積流量比（要求吸入空気量）及び目標マニ圧比と実際のマニ圧比との偏差に基づいて、吸気バルブ１０５のバルブリフト及びバルブタイミングが制御される。

一方、吸気圧センサ１３３が故障すると、スロットルバルブ１０３ｂ（吸気絞り弁）の開度が目標体積流量比（目標吸入空気量）の要求のみに基づいて制御され、吸気バルブ１０５のバルブリフト及びバルブタイミングが固定されるから、吸気圧センサ１３３の誤った検出結果に基づき吸気バルブ１０５の開特性が誤制御され、運転性が悪化することを防止できる。

また、吸気圧センサ１３３が故障したときに、吸気バルブ１０５の開特性を、カムによる一定の開特性での駆動状態に固定し、スロットルバルブ１０３ｂ（吸気絞り弁）で目標体積流量比（目標吸入空気量）に制御するから、負圧を発生させつつ、アクセル操作に応じた吸入空気量制御を行わせることができる。
更に、吸気圧センサ１３３の故障ではなく、バルブデポジットなどの影響で吸気圧検出値が異常値を示す場合に、誤補正を回避しつつ、フィードバック補正制御を極力継続させることができる。

図２０は参考例を示し、この図２０は、図１２に代わるメイン制御ブロック図となる。
この図２０に示す構成は、目標ＶＥＬ・ＶＴＣ演算部Ｆ’の構成のみが、図１２と異なる。
図２０に示す目標ＶＥＬ・ＶＴＣ演算部Ｆ’には、機関回転速度NRPM，目標体積流量比演算部Ａで演算された目標体積流量比TGQH0，フィードバック制御部Ｅで演算されたフィードバック補正量HOSFBが入力され、前記検出・診断部Ｇにおける吸気圧センサ１３３の診断情報DGNNGは入力されない。

そして、目標ＶＥＬ・ＶＴＣ演算部Ｆ’では、図２１に示すような構成によって、ＶＥＬ機構１１２の制御目標TGVEL（制御軸１６の目標角度），ＶＴＣ機構１１３の制御目標TGVTC（バルブタイミングの進角目標）を演算する。
即ち、図２１に示す目標ＶＥＬ・ＶＴＣ演算部Ｆ’では、図１８に示した目標ＶＥＬ・ＶＴＣ演算部Ｆにおける選択部F108が省略される。

そして、吸気圧センサ１３３の故障時には、機関回転速度NRPM及び目標体積流量比TGQH0に基づいて算出された目標開タイミングＩＶＯ（degATDC）及び目標閉タイミングＩＶＣから、ＶＥＬ機構１１２の制御軸１６の目標角度TGVEL，ＶＥＬ機構１１２の制御軸１６の目標角度TGVELが演算されるようにしてある。
上記構成によると、吸気圧センサ１３３が故障すると、目標マニ圧比に基づくスロットル制御及び目標体積流量比に基づく吸気バルブ１０５の開閉タイミングの制御は継続されるものの、フィードバック補正量HOSFBによる閉タイミングの補正は禁止され、実際と異なる実マニ圧に基づいて、閉タイミングが誤制御されることを回避できる。

ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載する。
（イ）アクチュエータによって開度が調整される電制式吸気絞り弁と、吸気バルブの開特性をアクチュエータによって可変にする可変動弁機構と、を備え、目標吸気圧に基づいて前記電制式吸気絞り弁を制御する一方、目標吸入空気量に基づいて前記可変動弁機構を制御すると共に、前記目標吸気圧と吸気圧検出手段で検出される実際の吸気圧との偏差に基づいて前記可変動弁機構を補正制御する内燃機関の吸気制御装置において、
前記吸気圧検出手段で検出した実際の吸気圧検出値が異常な値を示しているか否かを判定し、前記吸気圧検出値が異常な値を示したときに、正常であるときに比べて前記偏差に基づく補正度合いを小さいくして前記可変動弁機構の補正制御を継続させることを特徴とする内燃機関の吸気制御装置。

かかる構成によると、吸気圧検出値が正常であるときには、吸気圧検出値と目標吸気圧との偏差に基づいて可変動弁機構を補正制御することで、吸気圧のずれに対応して目標吸入空気量が得られるようにするが、吸気圧検出値が異常な値を示すようになると、目標吸気圧と実際の吸気圧との偏差に応じた可変動弁機構の補正度合いを小さくして補正制御を継続させる。

従って、吸気圧検出値が異常な値を示すときに、可変動弁機構が誤制御されることが抑止され、運転性が大きく悪化することを防止できる。
（ロ）アクチュエータによって開度が調整される電制式吸気絞り弁と、吸気バルブの開特性をアクチュエータによって可変にする可変動弁機構と、を備え、目標吸気圧に基づいて前記電制式吸気絞り弁を制御する一方、目標吸入空気量に基づいて前記可変動弁機構を制御すると共に、前記目標吸気圧と吸気圧検出手段で検出される実際の吸気圧との偏差に基づいて前記可変動弁機構を補正制御する内燃機関の吸気制御装置において、
前記吸気圧検出手段で検出した実際の吸気圧検出値が異常な値を示しているか否かを判定し、前記吸気圧検出値が異常な値を示したときに、正常であるときに比べて前記偏差に対する補正量のゲインを小さいくして前記可変動弁機構の補正制御を継続させることを特徴とする内燃機関の吸気制御装置。

かかる構成によると、吸気圧検出値が正常であるときには、吸気圧検出値と目標吸気圧との偏差に基づいて可変動弁機構を補正制御することで、吸気圧のずれに対応して目標吸入空気量が得られるようにするが、吸気圧検出値が異常な値を示すようになると、目標吸気圧と実際の吸気圧との偏差に対する補正量のゲインを小さくして補正制御を継続させる。

従って、吸気圧検出値が異常な値を示すときに、可変動弁機構が誤制御されることが抑止され、運転性が大きく悪化することを防止できる。
（ハ）請求項（イ）又は（ロ）記載の内燃機関の吸気制御装置において、
前記目標吸気圧と前記吸気圧検出手段で検出される実際の吸気圧検出値との偏差を算出し、該偏差が第１の所定範囲を外れたときに、前記補正度合い又はゲインを小さくして補正制御を継続させ、前記偏差が前記第１の所定範囲を包含する第２の所定範囲を超えたときに、前記吸気バルブの開特性を予め記憶された開特性に固定し、かつ、前記電制式吸気絞り弁の制御を前記目標吸気圧に基づく制御から前記目標吸入空気量に基づく制御に切り換えることを特徴とする内燃機関の吸気制御装置。

かかる構成によると、目標吸気圧と吸気圧検出値との偏差が比較的小さく、吸気圧検出値に異常があるとしても、比較的異常度合いが小さいときには、補正度合い・ゲインを小さく抑制した上で前記偏差に応じた可変動弁機構の補正制御を継続させるが、前記偏差が大きくなって明らかな異常が認められる場合には、吸気バルブの開特性を固定し、目標吸気圧に基づく電制式吸気絞り弁の制御を、目標吸入空気量に基づく電制式吸気絞り弁の制御に切り換える。

従って、実際の吸気圧を目標値に近づけるための可変動弁機構の補正制御をなるべく継続させつつ、可変動弁機構が大きく誤制御されてしまうことを回避できる。

実施形態における内燃機関のシステム構成図。 ＶＥＬ（Variable valve Event and Lift）機構を示す断面図（図３のＡ−Ａ断面図）。 上記ＶＥＬ機構の側面図。 上記ＶＥＬ機構の平面図。 上記ＶＥＬ機構に使用される偏心カムを示す斜視図。 上記ＶＥＬ機構の低リフト時の作用を示す断面図（図３のＢ−Ｂ断面図）。 上記ＶＥＬ機構の高リフト時の作用を示す断面図（図３のＢ−Ｂ断面図）。 上記ＶＥＬ機構における揺動カムの基端面とカム面に対応したバルブリフト特性図。 上記ＶＥＬ機構のバルブタイミングとバルブリフトの特性図。 上記ＶＥＬ機構における制御軸の回転駆動機構を示す斜視図。 ＶＴＣ（Variable valve Timing Control）機構を示す縦断面図。 実施形態におけるスロットルバルブ及び吸気バルブの制御を示すメイン制御ブロック図。 目標体積流量比演算部Ａの詳細を示す制御ブロック図。 目標マニ圧比演算部Ｂの詳細を示す制御ブロック図。 目標スロットル開度演算部Ｃの詳細を示す制御ブロック図。 制御偏差演算部Ｄの詳細を示す制御ブロック図。 フィードバック制御部Ｅの詳細を示す制御ブロック図。 目標ＶＥＬ・ＶＴＣ演算部Ｆの詳細を示す制御ブロック図。 検出・診断部Ｇの詳細を示す制御ブロック図。 参考例におけるスロットルバルブ及び吸気バルブの制御を示すメイン制御ブロック図。 参考例における目標ＶＥＬ・ＶＴＣ演算部Ｆ’の詳細を示す制御ブロック図。 前記フィードバック制御部Ｅのゲイン設定部E105の詳細を示す制御ブロック図。

符号の説明

１３…カムシャフト、１６…制御軸、９９…電磁アクチュエータ、１０１…内燃機関、１０４…電子制御スロットル、１０５…吸気バルブ、１１２…ＶＥＬ機構、１１３…ＶＴＣ機構、１１４…エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）、１１７…クランク角センサ、１２０…クランクシャフト、１２１…ＤＣサーボモータ、１３２…カムセンサ、１３３…吸気圧センサ

Claims (2)

1. アクチュエータによって開度が調整される電制式吸気絞り弁と、吸気バルブの開特性をアクチュエータによって可変にする可変動弁機構と、を備え、目標吸気圧に基づいて前記電制式吸気絞り弁を制御する一方、目標吸入空気量に基づいて前記可変動弁機構を制御すると共に、前記目標吸気圧と吸気圧検出手段で検出される実際の吸気圧との偏差に基づいて前記可変動弁機構を補正制御する内燃機関の吸気制御装置において、
   前記吸気圧検出手段で検出した実際の吸気圧検出値が異常な値を示しているか否かを判定し、前記吸気圧検出値が異常な値を示したときに、前記吸気バルブの開特性を予め記憶された開特性に固定し、かつ、前記電制式吸気絞り弁を前記目標吸入空気量に基づいて制御することを特徴とする内燃機関の吸気制御装置。
2. 前記目標吸気圧と前記吸気圧検出手段で検出される実際の吸気圧検出値との偏差を算出し、該偏差が所定範囲を外れたときに、前記実際の吸気圧検出値が異常な値を示していると判定することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の吸気制御装置。

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