JP5990061B2 - 可変動弁機構の制御装置 - Google Patents

Description

内燃機関の可変動弁機構における位相制御に関連した技術が以下に開示される。

気筒ごとに備えられた吸排気バルブを動作させるカム軸について、外側のアウタカム軸と該アウタカム軸内に配設された内側のインナカム軸との二重軸構造とし、アウタカム軸にメインカム、インナカム軸にサブカムを取り付けた可変動弁機構が、例えば特許文献１，２などにより知られている。この種の可変動弁機構は、吸気バルブ及び排気バルブのいずれか又は両方に対し設けられ、カムの位相を適宜変化させることにより、バルブオープンからクローズまでの動作タイミングが可変制御される。

通常、可変動弁機構においてアウタカム軸は、クランク軸角に対するカムの位相を決定し、インナカム軸は、メインカムに対するサブカムの位相を調節して両者の位相ずれを決定する。このようにメインカムとサブカムを位相制御することにより、バルブオープン及びクローズの各タイミングを進角又は遅角させ、そして、オープンからクローズまでの開期間の長さ（作動角）を可変制御することができる。

特開２００２−０５４４１０号公報 特開２００９−１４４５２１号公報

上述のように、二重軸構造のカム軸によりメインカムとサブカムを位相制御する可変動弁機構において、アウタカム軸とインナカム軸のいずれか一方に固着不良が生じた場合、内燃機関の効率的運転に影響することがある。すなわち、例えば吸気バルブに対し設けられた可変動弁機構において、メインカムのアウタカム軸が進角位置で固着してしまった場合、排気バルブと吸気バルブのオーバーラップ（両者が同時に開いている期間）が大のまま維持されてしまうことになる。これにより、アイドル運転時等で残ガスが増える現象が生じ、燃焼が不安定になるなどの不具合につながる可能性がある。

この点に鑑み、カム軸のいずれかに固着が発生した場合にフェイルセーフ制御を実行することのできる、可変動弁機構の制御装置を本発明で提案する。

上記課題に対して提案するのは、
内燃機関における可変動弁機構の制御装置であって、
前記可変動弁機構は、外側のカム軸と内側のカム軸との二重軸構造のカム軸を有し、これら内外のカム軸にそれぞれカムを取り付けて、一方の前記カム軸のカムに対し他方の前記カム軸のカムの位相を調節できるようにしてあり、これら一対のカムにより内燃機関の一対の吸気バルブ及び一対の排気バルブの少なくとも一方を動作させるように構成され、
前記制御装置は、
前記一対のカム軸の固着を監視する異常監視手段と、
前記一対のカム軸のうち、一方のカム軸に固着が検出されたときに、該固着カム軸のカムの現位相が進角位置なのか遅角位置なのか判定する現位相判定手段と、
前記判定した一方のカムの現位相に応じて、前記他方のカム軸のカムについて位相を制御する位相制御手段とを備え、
前記現位相判定手段が、前記一方の固着カム軸のカムの現位相が進角位置であると判定したとき、前記位相制御手段が、他方のカム軸のカムを遅角させ、
前記現位相判定手段が、前記一方の固着カム軸のカムの現位相が遅角位置であると判定したとき、前記位相制御手段が、他方のカム軸のカムを進角させることによって、
前記吸気バルブと前記排気バルブとのオーバーラップ期間を適正化する、ことを特徴とする制御装置である。
また、前記現位相判定手段が、前記一方の固着カム軸のカムの現位相が進角位置であると判定したとき、前記位相制御手段が、他方のカム軸のカムを遅角させ、
前記現位相判定手段が、前記一方の固着カム軸のカムの現位相が遅角位置であると判定したとき、前記位相制御手段が、他方のカム軸のカムを進角させることによって、
前記吸気バルブ又は前記排気バルブのオープン又はクローズタイミングを適正化する、ことを特徴とする制御装置である。

上記提案に係る可変動弁機構の制御装置は、カム軸に固着が発生するかどうか監視し、カム軸のいずれかに固着が発生した場合、その固着したカム軸のカムの現位相を判定することができる。そして、判定した現位相（固着により制御不能）に対応して、固着の発生していない方のカム軸のカムを、カム軸の固着により内燃機関の運転に生じ得る不具合を極力抑制する方向へ（最適効率の運転に近づくように）、位相制御することができる。

可変動弁機構及び制御装置の実施形態を示す概略図。 二重軸構造のカム軸の実施形態を示す断面図。 運転状況に応じた通常制御時のカムの位相に関する一例を説明するタイミング図。 吸気バルブに対して設けられた可変動弁機構におけるメインカムとサブカムの位相制御例を説明するタイミング図。 排気バルブに対して設けられた可変動弁機構におけるメインカムとサブカムの位相制御例を説明するタイミング図。 いずれかのカム軸に固着が生じたときの制御例の概要を示す一覧表。 いずれかのカム軸に固着が生じたときの制御例の詳細を示す一覧表。 図７に続く一覧表。 実施形態に係る制御装置が実行する位相制御の第１例を示すフローチャート。 実施形態に係る制御装置が実行する位相制御の第２例を示すフローチャート。 実施形態に係る制御装置が実行する位相制御の第３例を示すフローチャート。 実施形態に係る制御装置が実行する位相制御の第４例を示すフローチャート。

図１に、実施形態として、ＤＯＨＣ型の４気筒エンジンの吸気バルブ側に設けられた可変動弁機構及びその制御装置を示してある。本実施形態の場合、排気バルブ側には吸気バルブ側のような可変動弁機構は設けられないが、排気バルブ側のみ又は吸排気バルブ両方に同様の可変動弁機構を設けることも可能である。

本実施形態の可変動弁機構は、外側の筒状のアウタカム軸１と、このアウタカム軸１の内部に挿入された内側のインナカム軸２と、の二重軸構造のカム軸を有する。
アウタカム軸１は、スプロケット１Ｓを介してタイミングベルトにより図示せぬクランク軸と同期して回転する。このアウタカム軸１に、第１〜第４気筒に対応させてメインカムＭＣが取り付けられ、気筒ごとに図示せぬ第１吸気バルブを動作させる。

当該メインカムＭＣの回転位相が、アウタカム軸１の端部に設けられた第１バルブタイミング設定部１ＶＴによって、進角側又は遅角側へ制御される。
インナカム軸２は、アウタカム軸１の内部に相対回動可能に配設されてアウタカム軸１と共に回転する。このインカム軸２には、第１〜第４気筒に対応させてサブカムＳＣが取り付けられ、気筒ごとに図示せぬ第２吸気バルブを動作させる。

当該サブカムＳＣの回転位相が、インナカム軸２の端部に設けられた第２バルブタイミング設定部２ＶＴによって、メインカムＭＣに対して相対的に調節される。
このように、可変動弁機構において、アウタカム軸１がクランク軸角に対するメインカムＭＣ及びサブカムＳＣの位相（基本位相）を決定し、インナカム軸２が、メインカムＭＣに対するサブカムＳＣの相対位相を調節して両者の位相ずれを決定する。

なお、このような位相制御を実行する第１バルブタイミング設定部１ＶＴ及び第２バルブタイミング設定部２ＶＴの詳細な構造については、前述の特許文献１，２などにあるように、周知技術である。

第１バルブタイミング設定部１ＶＴ及び第２バルブタイミング設定部２ＶＴは、カムコントローラ３により制御される。マイコン等から構成されるカムコントローラ３は、エンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）と別デバイスとして図示してあるが、エンジンＥＣＵと同一チップ内に集積も可能であるし、エンジンＥＣＵの一部機能として組み込むことも可能である。

カムコントローラ３には、アウタカム軸１の回転状態を検出する磁気式や光学式など周知のカムセンサ４、及び、インナカム軸２の回転状態を検出する同様のカムセンサ５の出力信号が入力される。

また、クランク軸に設けられた周知のクランクセンサ６からも出力信号が入力される。そして、エンジンＥＣＵから機関回転数、負荷、機関温度（冷却水温等）など運転状況に関する情報の提供を受け、これら入力に基づいて、第１バルブタイミング設定部１ＶＴ及び第２バルブタイミング設定部２ＶＴを制御する。

第１バルブタイミング設定部１ＶＴ及び第２バルブタイミング設定部２ＶＴにより制御されるアウタカム軸１及びインナカム軸２と、これらカム軸に従い相対的に位相調節されるメインカムＭＣ及びサブカムＳＣについて、図２に示してある。

アウタカム軸１には、円周方向に長円の貫通孔１ａがサブカムＳＣの位置に形成されており、この貫通孔１ａを通じてインナカム軸２とサブカムＳＣが連結される。すなわち、サブカムＳＣはアウタカム軸１の周囲に摺動可能に嵌め込まれており、貫通孔１ａを通した連結ピン２ａによりインナカム軸２と連結される。

したがって、円周方向に長円の貫通孔１ａにおける連結ピン２ａの可動範囲の分だけ、メインカムＭＣに対し、サブカムＳＣの相対位相を調整することができる。図２Ａに示すように、メインカムＭＣとサブカムＳＣが重なった状態が基準位置で、両者のカムプロファイルは一致する。

図２Ｂは、サブカムＳＣを最進角させた位相ずれの状態を示しており、このときの吸気バルブは、サブカムＳＣに従い吸気バルブオープン（ＩＶＯ）となり、メインカムＭＣに従い吸気バルブクローズ（ＩＶＣ）となって、最大の作動角をもつことになる。

図２Ｃは、サブカムＳＣを最遅角させた位相ずれの状態を示しており、このときの吸気バルブは、メインカムＭＣに従いＩＶＯとなり、サブカムＳＣに従いＩＶＣとなって、この場合も最大の作動角をもつことになる。

以上のようにカムコントローラ３により制御されるメインカムＭＣ及びサブカムＳＣに従う吸気バルブの動作タイミングについて、排気バブルの動作タイミングと共に一例を図３に示す。

図３に示すのは、エンジンＥＣＵから提供される運転状況情報に基づいて通常制御されるときのカム位相である。なお、排気バルブは、クランク軸角に対するカムの位相のみを調整可能な動弁機構で駆動されている。

図３Ａがデフォルトで、メインカムＭＣがクランク軸角に対し基準の位相（０°）に制御され、且つ該メインカムＭＣに対してサブカムＳＣが基準位置（０°）に調節されている。さらに、排気バルブのカムも基準の位相に制御されている。図中、ＩＶＯ＝吸気バルブオープン、ＩＶＣ＝吸気バルブクローズ、ＥＶＯ＝排気バルブオープン、ＥＶＣ＝排気バルブクローズである。

図３Ａの場合、排気バルブは上死点前にＥＶＣとなり且つ吸気バルブは上死点後にＩＶＯとなるようにカム位相が制御されており、吸排気バルブのオーバーラップ（Ｏ／Ｌ）が存在しないタイミングが設定されている。

図３Ｂは、中負荷時の通常制御で、メインカムＭＣの基準位相（０°）を維持したままで（クランク軸角に対する基本位相変わらず）サブカムＳＣが遅角（５０°）へ調節されることにより、吸気バルブのＩＶＣのみ遅閉じに設定されている。

そして、排気バルブが遅角（３０°）へ制御されることで、ＥＶＯが遅開き且つＥＶＣが遅閉じに設定されており、これにより、上死点後に吸排気バルブのＯ／Ｌが存在するタイミングが設定されている。

図３Ｃは、高負荷時の通常制御で、メインカムＭＣが進角（３０°）へ制御される（クランク軸角に対する基本位相変更）と共にサブカムＳＣが基準位置（０°）に維持されることにより、吸気バルブのＩＶＯが早開きに設定されている。

そして、排気バルブが基準位相（０°）に維持されることで、上死点前に吸排気バルブのＯ／Ｌが存在するタイミングが設定されている。
図４に、メインカムＭＣ及びサブカムＳＣの基本位相及び相対位相の制御例を示す。

図４Ａは、メインカムＭＣを進角制御し且つサブカムＳＣを進角調節した場合で、吸気バルブの超早開き且つ早閉じが実行される。
図４Ｂは、メインカムＭＣを進角制御し且つサブカムＳＣを遅角調節した場合で、吸気バルブの早開きと作動角拡大が実行される。

図４Ｃは、メインカムＭＣを遅角制御し且つサブカムＳＣを進角調節した場合で、吸気バルブの早開きと作動角拡大が実行される。
図４Ｄは、メインカムＭＣを遅角制御し且つサブカムＳＣを遅角調節した場合で、吸気バルブの遅開き且つ超遅閉じが実行される。

図５は、上記可変動弁機構を排気バルブに対し設けた場合について、メインカムＭＣ及びサブカムＳＣの基本位相及び相対位相の制御例を示す。
図５Ａは、メインカムＭＣを遅角制御し且つサブカムＳＣを遅角調節した場合で、排気バルブの遅開き且つ超遅閉じが実行される。

図５Ｂは、メインカムＭＣを遅角制御し且つサブカムＳＣを進角調節した場合で、排気バルブの遅閉じと作動角拡大が実行される。
図５Ｃは、メインカムＭＣを進角制御し且つサブカムＳＣを遅角調節した場合で、排気バルブの遅閉じと作動角拡大が実行される。

図５Ｄは、メインカムＭＣを進角制御し且つサブカムＳＣを進角調節した場合で、排気バルブの超早開き且つ早閉じが実行される。
図６は、図４及び図５に示したようなメインカムＭＣとサブカムＳＣの位相制御に関し、システムに生じる様々な異常事象（カム軸の固着）と、事象毎の発生現象（動弁の状態と、エンジン状態）と、事象毎のフェイル措置の概要について、一覧表にして示す。

図６には、排気側に吸気側と同様の可変動弁機構が備えた場合についても示してある。なお、図では、アウタカム軸１（メインカムＭＣ）駆動側の可変動弁機構を第１の可変動弁機構、サブカム軸２（サブカムＳＣ）駆動側の可変動弁機構を第２の可変動弁機構として示している。

矢示ａ１は、上記のように構成された吸気側の一対の可変動弁機構により、アウタカム軸１又はインナカム軸２の少なくとも一方を進角位置に制御する場合に、該制御を行う可変動弁機構が進角側位置で固着不良を起こした場合である（後述する図７，８のＡ１，Ａ３，Ｘ１，Ｂ３）。

矢示ａ２は、吸気側と同様に構成された排気側の一対の可変動弁機構により、アウタカム軸１又はインナカム軸２の少なくとも一方を遅角位置に制御する場合に、該制御を行う可変動弁機構が遅角側位置で固着不良を起こした場合である（図７，８のＥ４，Ｆ２，Ｇ２，Ｇ４）。

これらの場合、エンジン運転状態によっては、ａ１では吸気バルブの開時期ＩＶＯが過進角、またａ２では排気バルブの閉時期ＥＶＣが過遅角となってＯ／Ｌが過大となり、アイドル運転時等の燃焼が不安定となり、ひいてはエンジンストールに至る惧れがある。

そこで、この場合のフェールセーフ措置として、固着していない他方の可変動弁機構を、Ｏ／Ｌを縮小させる方向に駆動する。
但し、ａ２において、第１の可変動弁機構（アウタカム軸１）及び第２の可変動弁機構（インナカム軸２）を共に遅角位置に制御するときに、アウタカム軸１が遅角側位置で固着した場合には、インナカム軸２をアウタカム軸１と共に遅角駆動されている位置から進角するフェールセーフ措置を行ったとしてもＯ／Ｌを十分に減少又は無くすことができず、Ｏ／Ｌ縮小効果が得られないので、該フェールセーフ措置を実行しない（図７，８のＧ２）。

矢示ｂ１は、吸気側の一対の可変動弁機構により、アウタカム軸１又はインナカム軸２の少なくとも一方を進角位置に制御する場合に、該制御を行う可変動弁機構が遅角側位置で固着不良を起こした場合である（図７，８のＡ２，Ａ４，Ｘ２，Ｂ４）。

矢示ｂ２は、排気側の一対の可変動弁機構により、アウタカム軸１又はインナカム軸２の少なくとも一方を遅角位置に制御する場合に、該制御を行う可変動弁機構が進角側位置で固着不良を起こした場合である（図７，８のＥ３，Ｆ１，Ｇ１，Ｇ３）。

これらの場合、ｂ１では、固着側の吸気バルブの開時期ＩＶＯが遅角され、ｂ２では、固着側の排気バルブの閉時期ＥＶＣが遅角されることにより、いずれの場合もＯ／Ｌが縮小され、燃費の悪化、排気エミッションの悪化を生じる。

そこで、これらの場合のフェールセーフ措置として、固着していない他方の可変動弁機構をＯ／Ｌを拡大させる方向に駆動する。
但し、ｂ２において、第１の可変動弁機構（アウタカム軸１）を遅角位置に制御し、第２の可変動弁機構（インナカム軸２）を進角位置に制御する場合に、アウタカム軸１が進角側位置で固着した場合には、インナカム軸２をアウタカム軸１と共に遅角駆動されている位置から進角するフェールセーフ措置を行ったとしてもＯ／Ｌを十分に拡大することができず、Ｏ／Ｌ拡大効果が得られないので、該フェールセーフ措置を実行しない（図７，８のＦ１）。

矢示ｃは、吸気側の一対の可変動弁機構により、アウタカム軸１又はインナカム軸２の少なくとも一方を遅角させて吸気バルブの閉時期ＩＶＣを下死点後に遅角させる遅閉じ制御を行う場合に、該制御を行う可変動弁機構が進角側位置で固着不良を起こした場合である（図７，８のＸ３，Ｂ１，Ｃ１，Ｃ３）。

この場合、吸気バルブの遅閉じ制御を行うことができなくなる。
そこで、この場合のフェールセーフ措置として、固着していない他方のカム軸の可変動弁機構を、他方のカムの位相を遅角させて吸気バルブの遅閉じ制御を可能とさせるように駆動する。

但し、第１の可変動弁機構（アウタカム軸１）を遅角側、第２の可変動弁機構（インナカム軸２）を進角側に制御するときに、アウタカム軸１側が進角側位置で固着した場合は、インナカム軸２をアウタカム軸１と共に進角駆動されている位置から遅角するフェールセーフ措置を行ったとしても十分に遅角させることができず、遅閉じ制御を行うことができないので、該フェールセーフ措置を実行しない（図７，８のＢ１）。

矢示ｄ１は、吸気側の一対の可変動弁機構により、アウタカム軸１又はインナカム軸２の少なくとも一方を遅角位置に制御する場合に、該制御を行う可変動弁機構が遅角側位置で固着不良を起こした場合である（図７，８のＸ４，Ｂ２，Ｃ２，Ｃ４）。

この場合は、常時遅閉じとなってしまい、出力を得たい運転領域で出力を確保することができない。
矢示ｄ２は、排気側の一対の可変動弁機構により、アウタカム軸１又はインナカム軸２の少なくとも一方を進角位置に制御する場合に、該制御を行う可変動弁機構が進角側位置で固着不良を起こした場合である（図７，８のＤ１，Ｄ３，Ｅ１，Ｆ３）。

この場合は、排気バルブの開時期ＥＶＯが常時進角されて早開きとなり、ｄ１の場合と同様、出力を得たい運転領域で出力を確保することができない。
そこで、これらｄ１，ｄ２の場合のフェールセーフ措置として、固着していない他方のカム軸の可変動弁機構を駆動し、ｄ１では吸気バルブの閉時期ＩＶＣを進角させ、ｄ２では排気バルブの開時期ＥＶＯを遅角させることによって、それぞれ出力領域での出力を確保する。

矢示ｅは、排気側の一対の可変動弁機構により、アウタカム軸１又はインナカム軸２の少なくとも一方を進角位置に制御する場合に、該制御を行う可変動弁機構が遅角側位置で固着不良を起こした場合である（図７，８のＤ２，Ｄ４，Ｅ２，Ｆ４）。

この場合は、排気バルブの開時期ＥＶＯを進角させることが困難となるが、それによる影響は小さいので、フェールセーフ措置は不要である。
図７及びこれに続く図８に、図４及び図５に示したようなメインカムＭＣとサブカムＳＣの位相制御に関し、システムが意図する進角／遅角制御の目的と、カム軸に固着が発生した場合の不具合及びそのフェイル措置の詳細について、一覧表にして示す。図中、Fr-Valveで示すのがメインカムＭＣの位相、Rr-Valveで示すのがサブカムＳＣの位相である。

例えば、吸気バルブについて、図７及び図８中の矢示Ｘで示す横欄を参照すると、メインカムＭＣ（Fr-Valve）を進角制御し且つサブカムＳＣ（Rr-Valve）を遅角調節するのは、メインカムＭＣに係るＩＶＯに関しては排気バルブとのオーバーラップ（Ｏ／Ｌ）拡大が目的であり、サブカムＳＣに係るＩＶＣに関しては遅閉じによる作動角拡大が目的である。

このときに、図７及び図８中の矢示Ｘ１の欄に示すごとく、アウタカム軸１が進角で固着不良を起こし、メインカムＭＣが進角固着になったとすると（異常カム軸のカムの現位相）、ＩＶＯが過進角でＯ／Ｌが過大となることによりアイドル運転時の燃焼不安定が発生し、ひいてはエンジンストールに至る可能性がある。

そこで、この場合、サブカムＳＣ（他方のカム軸のカム）の位相をさらに遅角させ、第２吸気バルブのＩＶＯがＯ／ＬしないようにしてＯ／Ｌ中の吸気バルブ開面積を減少させ、Ｏ／Ｌを縮小させる制御を実行する。つまり、アウタカム軸１の固着により内燃機関の運転に生じ得る不具合を極力抑制する方向へ（最適効率の運転に近づくように）、インナカム軸２のサブカムＳＣを位相制御する。

また、図７及び図８中の矢示Ｘ２の欄に示すごとく、アウタカム軸１が遅角で固着不良を起こし、メインカムＭＣが遅角固着になったとすると、ＩＶＯを進角させられず、Ｏ／Ｌが不足する事態を招き得る。

そこで、この場合、サブカムＳＣの位相を進角させ、不足するＯ／Ｌ量を補うようにＯ／Ｌの拡大を図る制御を実行する。
さらに、図７及び図８中の矢示Ｘ３の欄に示すごとく、インナカム軸２が進角で固着不良を起こし、サブカムＳＣが進角固着になったとすると、作動角を拡大することができず、遅閉じできないことで燃費の悪化につながり得る。

そこで、この場合、メインカムＭＣの位相を遅角させ、目標とするＩＶＣが達成されるようにＩＶＣを遅らせる制御を実行する。
そして、図７及び図８中の矢示Ｘ４の欄に示すごとく、インナカム軸２が遅角で固着不良を起こし、サブカムＳＣが遅角固着になったとすると、ＩＶＣが過遅角で作動角が過大となり、出力不足を招き得る。

そこで、この場合、メインカムＭＣの位相を進角させ、目標とするＩＶＣが達成されるようにＩＶＣを早める制御を実行する。
カムコントローラ３は、上記のような図７及び図８に示した、現在要求されている進角／遅角制御に対するフェイルセーフ制御を、図９〜図１２のフローチャートに従って実行する。当該処理フローを実行するためのプログラムがカムコントローラ３の内蔵メモリに記憶されており、このプログラムに従って、カムコントローラ３が異常監視手段、現位相判定手段、位相制御手段等として動作し、フローが実行される。図９〜図１２に示す各処理は、例えば、エンジン始動後に数ｍｓあるいはμｓ単位で繰り返し実行される。

図９のフローチャートは、エンジンＥＣＵから提供される運転状況情報に従ってメインカムＭＣの基本位相を進角制御し且つサブカムＳＣの相対位相を進角調節しているときに（図７及び図８中の矢示Ａで示す横欄）、カム軸１，２のいずれかに固着が発生したときにカムコントローラ３が実行する処理である。

カムコントローラ３は、ステップＳ１で、カムセンサ４，５及びクランクセンサ６の出力信号からアウタカム軸１又はインナカム軸２の異常を監視している。例えば、カムセンサ４，５のセンサ値が所定の期間中に制御目標に達するか否かが監視され、可変動弁機構の固着が判定される。

ステップＳ１で正常と判定できれば、ステップＳ２へ進んで通常制御を続行し、リターンして可変動弁機構固着判定を繰り返す。
ステップＳ１の結果、固着発生と判定した場合のカムコントローラ３は、ステップＳ３で、カムセンサ４，５のどちらの出力信号が異常なのか判断することにより、固着がメインカムＭＣのアウタカム軸１で発生したのか、サブカムＳＣのインナカム軸２で発生したのか、判断する。

メインカムＭＣ側の固着であった場合、カムコントローラ３は、ステップＳ４で、メインカムＭＣが進角位置又は遅角位置のどちらで固着したのか、カムセンサ４の出力信号から判断する。

そしてカムコントローラ３は、進角位置で固着していた場合（図７及び図８中の矢示Ａ１の欄）はステップＳ５で、当該メインカムＭＣの現位相（進角固着）に応じて、サブカムＳＣについて位相を制御する。このステップＳ５のカムコントローラ３は、第２吸気バルブのＩＶＯを遅らせてＯ／Ｌを縮小させるべく、サブカムＳＣの制御目標を最遅角に設定する。

一方、遅角位置で固着していた場合（図７及び図８中の矢示Ａ２の欄）のカムコントローラ３は、ステップＳ６で、当該メインカムＭＣの現位相（遅角固着）に応じ、第２吸気バルブのＩＶＯを進めてＯ／Ｌを拡大させるべく、サブカムＳＣの制御目標を、必要なＯ／Ｌ（不足するＯ／Ｌ量）に応じた進角に設定する。このときの「必要なＯ／Ｌ」は、エンジンＥＣＵから提供される運転状況情報に応じて判断することができる。

サブカム目標を設定した後のカムコントローラ３は、ステップＳ７で、第２バルブタイミング設定部２ＶＴを制御してサブカムＳＣを目標へ駆動し、カムセンサ５により監視する。この後、リターンしてステップＳ１から繰り返す。

ステップＳ３でサブカムＳＣ側の固着であった場合のカムコントローラ３は、ステップＳ８で、サブカムＳＣが進角位置又は遅角位置のどちらで固着したのか、カムセンサ５の出力信号から判断する。

そしてカムコントローラ３は、進角位置で固着していた場合（図７及び図８中の矢示Ａ３の欄）はステップＳ９で、当該サブカムＳＣの現位相（進角固着）に応じて、メインカムＭＣについて位相を制御する。このステップＳ９のカムコントローラ３は、第１吸気バルブのＩＶＯを遅らせてＯ／Ｌを縮小させるべく、メインカムＭＣの制御目標を、少なくとも第１吸気バルブのＩＶＯがＯ／Ｌしない程度の遅角に設定する。このときの「Ｏ／Ｌしない程度」は、ＩＶＯ＝ＥＶＣとして判断することができる。

一方、遅角位置で固着していた場合（図７及び図８中の矢示Ａ４の欄）のカムコントローラ３は、ステップＳ１０で、当該サブカムＳＣの現位相（遅角固着）に応じ、第１吸気バルブのＩＶＯを進めてＯ／Ｌを拡大させるべく、メインカムＭＣの制御目標を、上記のような必要なＯ／Ｌ（不足するＯ／Ｌ量）に応じた進角に設定する。

メインカム目標を設定した後のカムコントローラ３は、ステップＳ１１で、第１バルブタイミング設定部１ＶＴを制御してメインカムＭＣを目標へ駆動し、カムセンサ４により監視する。この後、リターンしてステップＳ１から繰り返す。

図１０のフローチャートは、エンジンＥＣＵから提供される運転状況情報に従ってメインカムＭＣの基本位相を進角制御し且つサブカムＳＣの相対位相を遅角調節しているときに（図７及び図８中の矢示Ｘで示す横欄）、カム軸１，２のいずれかに固着が発生したときにカムコントローラ３が実行する処理である。

カムコントローラ３は、ステップＳ２０で、上記同様、カムセンサ４，５及びクランクセンサ６の出力信号からアウタカム軸１又はインナカム軸２の異常を監視し、可変動弁機構の固着を判定している。

ステップＳ２０で正常と判定できれば、ステップＳ２１へ進んで通常制御を続行し、リターンして可変動弁機構固着判定を繰り返す。
ステップＳ２０の結果、固着発生と判定した場合のカムコントローラ３は、ステップＳ２２で、上記同様、カムセンサ４，５の出力信号に基づいて、固着がメインカムＭＣのアウタカム軸１で発生したのか、サブカムＳＣのインナカム軸２で発生したのか、判断する。

メインカムＭＣ側の固着であった場合、カムコントローラ３は、ステップＳ２３で、メインカムＭＣが進角位置又は遅角位置のどちらで固着したのか、カムセンサ４の出力信号から判断する。

そしてカムコントローラ３は、進角位置で固着していた場合（図７及び図８中の矢示Ｘ１の欄）はステップＳ２４で、当該メインカムＭＣの現位相（進角固着）に応じて、サブカムＳＣについて位相を制御する。このステップＳ２４のカムコントローラ３は、第２吸気バルブのＩＶＯを遅らせてＯ／Ｌを縮小させるべく、サブカムＳＣの制御目標を、第２吸気バルブのＩＶＯがＯ／Ｌしない程度の遅角に設定する。

一方、遅角位置で固着していた場合（図７及び図８中の矢示Ｘ２の欄）のカムコントローラ３は、ステップＳ２５で、当該メインカムＭＣの現位相（遅角固着）に応じ、第２吸気バルブのＩＶＯを進めてＯ／Ｌを拡大させるべく、サブカムＳＣの制御目標を、必要なＯ／Ｌ（不足するＯ／Ｌ量）に応じた進角に設定する。

サブカム目標を設定した後のカムコントローラ３は、ステップＳ２６で、第２バルブタイミング設定部２ＶＴを制御してサブカムＳＣを目標へ駆動し、カムセンサ５により監視する。この後、リターンしてステップＳ２０から繰り返す。

ステップＳ２２でサブカムＳＣ側の固着であった場合のカムコントローラ３は、ステップＳ２７で、サブカムＳＣが進角位置又は遅角位置のどちらで固着したのか、カムセンサ５の出力信号から判断する。

そしてカムコントローラ３は、進角位置で固着していた場合（図７及び図８中の矢示Ｘ３の欄）はステップＳ２８で、当該サブカムＳＣの現位相（進角固着）に応じて、メインカムＭＣについて位相を制御する。このステップＳ２８のカムコントローラ３は、第１吸気バルブのＩＶＣを遅らせて全体のＩＶＣを遅くするべく、メインカムＭＣの制御目標を、最適なＩＶＣに応じた遅角に設定する。このときの「最適なＩＶＣ」は、エンジンＥＣＵから提供される運転状況情報に応じて判断することができる。

一方、遅角位置で固着していた場合（図７及び図８中の矢示Ｘ４の欄）のカムコントローラ３は、ステップＳ２９で、当該サブカムＳＣの現位相（遅角固着）に応じ、第１吸気バルブのＩＶＣを進めて全体のＩＶＣを早くするべく、メインカムＭＣの制御目標を、上記のような最適なＩＶＣに応じた進角に設定する。

メインカム目標を設定した後のカムコントローラ３は、ステップＳ３０で、第１バルブタイミング設定部１ＶＴを制御してメインカムＭＣを目標へ駆動し、カムセンサ４により監視する。この後、リターンしてステップＳ２０から繰り返す。

図１１のフローチャートは、エンジンＥＣＵから提供される運転状況情報に従ってメインカムＭＣの基本位相を遅角制御し且つサブカムＳＣの相対位相を進角調節しているときに（図７及び図８中の矢示Ｂで示す横欄）、カム軸１，２のいずれかに固着が発生したときにカムコントローラ３が実行する処理である。

カムコントローラ３は、ステップＳ４０で、上記同様、カムセンサ４，５及びクランクセンサ６の出力信号からアウタカム軸１又はインナカム軸２の異常を監視し、可変動弁機構の固着を判定している。

ステップＳ４０で正常と判定できれば、ステップＳ４１へ進んで通常制御を続行し、リターンして可変動弁機構固着判定を繰り返す。
ステップＳ４０の結果、固着発生と判定した場合のカムコントローラ３は、ステップＳ４２で、上記同様、カムセンサ４，５の出力信号に基づいて、固着がメインカムＭＣのアウタカム軸１で発生したのか、サブカムＳＣのインナカム軸２で発生したのか、判断する。

メインカムＭＣ側の固着であった場合、カムコントローラ３は、ステップＳ４３で、メインカムＭＣが進角位置又は遅角位置のどちらで固着したのか、カムセンサ４の出力信号から判断する。

そしてカムコントローラ３は、進角位置で固着していた場合（図７及び図８中の矢示Ｂ１の欄）はステップＳ４４で、サブカムＳＣについて特別な位相制御は行わず、通常制御を続行する（ただし、この場合にサブカムＳＣを遅角へ制御してもよい）。

一方、遅角位置で固着していた場合（図７及び図８中の矢示Ｂ２の欄）のカムコントローラ３は、ステップＳ４５で、当該メインカムＭＣの現位相（遅角固着）に応じ、第２吸気バルブのＩＶＣを進めて最適なタイミングでＩＶＣとするべく、サブカムＳＣの制御目標を、最適なＩＶＣに応じた進角に設定する。このときの「最適なＩＶＣ」は、エンジンＥＣＵから提供される運転状況情報に基づく目標のＩＶＣと、固着したメインカムＭＣによる現在の基本位相のＩＶＣと、の差から算出される補正値に従って決定することができる。

固着したメインカムＭＣによるＩＶＣが、運転状況情報に基づく目標のＩＶＣよりも遅角している場合、サブカムＳＣを進角させて目標ＩＶＣとすることにより、目標ＩＶＣでバルブ開面積を減少させ、適正制御へ近づけることができる。

サブカム目標を設定した後のカムコントローラ３は、ステップＳ４６で、第２バルブタイミング設定部２ＶＴを制御してサブカムＳＣを目標へ駆動し、カムセンサ５により監視する。この後、リターンしてステップＳ４０から繰り返す。

ステップＳ４２でサブカムＳＣ側の固着であった場合のカムコントローラ３は、ステップＳ４７で、サブカムＳＣが進角位置又は遅角位置のどちらで固着したのか、カムセンサ５の出力信号から判断する。

そしてカムコントローラ３は、進角位置で固着していた場合（図７及び図８中の矢示Ｂ３の欄）はステップＳ４８で、当該サブカムＳＣの現位相（進角固着）に応じて、メインカムＭＣについて位相を制御する。このステップＳ４８のカムコントローラ３は、第１吸気バルブのＩＶＯを遅らせてＯ／Ｌを縮小させるべく、メインカムＭＣの制御目標を、少なくとも第１吸気バルブのＩＶＯがＯ／Ｌしない程度の遅角に設定する。

一方、遅角位置で固着していた場合（図７及び図８中の矢示Ｂ４の欄）のカムコントローラ３は、ステップＳ４９で、当該サブカムＳＣの現位相（遅角固着）に応じ、第１吸気バルブのＩＶＯを進めてＯ／Ｌを拡大させるべく、メインカムＭＣの制御目標を、必要なＯ／Ｌ（不足するＯ／Ｌ量）に応じた進角に設定する。

メインカム目標を設定した後のカムコントローラ３は、ステップＳ５０で、第１バルブタイミング設定部１ＶＴを制御してメインカムＭＣを目標へ駆動し、カムセンサ４により監視する。この後、リターンしてステップＳ４０から繰り返す。

図１２のフローチャートは、エンジンＥＣＵから提供される運転状況情報に従ってメインカムＭＣの基本位相を遅角制御し且つサブカムＳＣの相対位相を遅角調節しているときに（図７及び図８中の矢示Ｃで示す横欄）、カム軸１，２のいずれかに固着が発生したときにカムコントローラ３が実行する処理である。

カムコントローラ３は、ステップＳ６０で、上記同様、カムセンサ４，５及びクランクセンサ６の出力信号からアウタカム軸１又はインナカム軸２の異常を監視し、可変動弁機構の固着を判定している。

ステップＳ６０で正常と判定できれば、ステップＳ６１へ進んで通常制御を続行し、リターンして可変動弁機構固着判定を繰り返す。ステップＳ６０の結果、固着発生と判定した場合のカムコントローラ３は、ステップＳ６２で、上記同様、カムセンサ４，５の出力信号に基づいて、固着がメインカムＭＣのアウタカム軸１で発生したのか、サブカムＳＣのインナカム軸２で発生したのか、判断する。

メインカムＭＣ側の固着であった場合、カムコントローラ３は、ステップＳ６３で、メインカムＭＣが進角位置又は遅角位置のどちらで固着したのか、カムセンサ４の出力信号から判断する。

そしてカムコントローラ３は、進角位置で固着していた場合（図７及び図８中の矢示Ｃ１の欄）はステップＳ６４で、当該メインカムＭＣの現位相（進角固着）に応じて、サブカムＳＣについて位相を制御する。このステップＳ６４のカムコントローラ３は、第２吸気バルブのＩＶＣを遅らせて運転状況に応じた目標のＩＶＣとするべく、サブカムＳＣの制御目標を、最適なＩＶＣに応じた遅角に設定する。

一方、遅角位置で固着していた場合（図７及び図８中の矢示Ｃ２の欄）のカムコントローラ３は、ステップＳ６５で、当該メインカムＭＣの現位相（遅角固着）に応じ、第２吸気バルブのＩＶＣを進めて運転状況に応じた目標のＩＶＣとするべく、サブカムＳＣの制御目標を、最適なＩＶＣに応じた進角に設定する。

サブカム目標を設定した後のカムコントローラ３は、ステップＳ６６で、第２バルブタイミング設定部２ＶＴを制御してサブカムＳＣを目標へ駆動し、カムセンサ５により監視する。この後、リターンしてステップＳ６０から繰り返す。

ステップＳ６２でサブカムＳＣ側の固着であった場合のカムコントローラ３は、ステップＳ６７で、サブカムＳＣが進角位置又は遅角位置のどちらで固着したのか、カムセンサ５の出力信号から判断する。

そしてカムコントローラ３は、進角位置で固着していた場合（図７及び図８中の矢示Ｃ３の欄）はステップＳ６８で、当該サブカムＳＣの現位相（進角固着）に応じて、メインカムＭＣについて位相を制御する。このステップＳ６８のカムコントローラ３は、第１吸気バルブのＩＶＣを遅らせて全体のＩＶＣを遅くするべく、メインカムＭＣの制御目標を、最適なＩＶＣに応じた遅角に設定する。

一方、遅角位置で固着していた場合（図７及び図８中の矢示Ｃ４の欄）のカムコントローラ３は、ステップＳ６９で、当該サブカムＳＣの現位相（遅角固着）に応じ、第１吸気バルブのＩＶＣを進めて全体のＩＶＣを早くするべく、メインカムＭＣの制御目標を、上記のような最適なＩＶＣに応じた進角に設定する。

メインカム目標を設定した後のカムコントローラ３は、ステップＳ７０で、第１バルブタイミング設定部１ＶＴを制御してメインカムＭＣを目標へ駆動し、カムセンサ４により監視する。この後、リターンしてステップＳ６０から繰り返す。

以上のようにカムコントローラ３は、固着したカムの現位相に応じ、固着していない他方のカムの位相を、Ｏ／Ｌの期間を適正化する方向、もしくは、吸気バルブのＩＶＯ又はＩＶＣタイミングを適正化する方向へ、フェイルセーフ制御することができる。

図９〜図１２のフローチャートは、可変動弁機構が排気バルブの側に設けられている場合に関しても、カム軸の固着状態に応じた適切なＥＶＯ／ＥＶＣを実現するべく応用可能であることは、容易に理解できる。

ここで、上記実施形態から把握し得る技術的思想について、以下に効果と共に記載する。
（イ）制御装置は、その一つの態様において、
前記カム軸のうち、一方のカム軸に固着が検出されたときに、該固着カム軸のカムの現位相が進角位置なのか遅角位置なのか判定し、
該判定したカムの現位相に応じて、他方のカム軸のカムについて、前記吸気バルブと前記排気バルブとのＯ／Ｌ期間を適正化するように、進角又は遅角させる。
この構成によると、一方のカム軸が進角固着又は遅角固着した場合に、機関運転状況に応じた最適Ｏ／Ｌ期間に近づけるように、他方のカム軸が制御される。

（ロ）制御装置は、別の好ましい態様では、
前記カム軸のうち、一方のカム軸に固着が検出されたときに、該固着カム軸のカムの現位相が進角位置なのか遅角位置なのか判定し、
該判定したカムの現位相に応じて、他方のカム軸のカムについて、前記吸気バルブ又は前記排気バルブのバルブオープン又はバルブクローズを適正化するように、進角又は遅角させる。
この構成によると、一方のカム軸が進角固着又は遅角固着した場合に、機関運転状況に応じた最適バルブオープン又はバルブクローズに近づけるように、他方のカム軸が制御される。

１ アウタカム軸
１Ｓ スプロケット
１ＶＴ 第１バルブタイミング設定部
２ インナカム軸
２ＶＴ 第２バルブタイミング設定部
３ カムコントローラ３
４，５ カムセンサ
６ クランクセンサ
ＭＣ メインカム
ＳＣ サブカム

Claims (2)

1. 内燃機関における可変動弁機構の制御装置であって、
   前記可変動弁機構は、外側のカム軸と内側のカム軸との二重軸構造のカム軸を有し、これら内外のカム軸にそれぞれカムを取り付けて、一方の前記カム軸のカムに対し他方の前記カム軸のカムの位相を調節できるようにしてあり、これら一対のカムにより内燃機関の一対の吸気バルブ及び一対の排気バルブの少なくとも一方を動作させるように構成され、
   前記制御装置は、
   前記一対のカム軸の固着を監視する異常監視手段と、
   前記一対のカム軸のうち、一方のカム軸に固着が検出されたときに、該固着カム軸のカムの現位相が進角位置なのか遅角位置なのか判定する現位相判定手段と、
   前記判定した一方のカムの現位相に応じて、前記他方のカム軸のカムについて位相を制御する位相制御手段とを備え、
   前記現位相判定手段が、前記一方の固着カム軸のカムの現位相が進角位置であると判定したとき、前記位相制御手段が、他方のカム軸のカムを遅角させ、
   前記現位相判定手段が、前記一方の固着カム軸のカムの現位相が遅角位置であると判定したとき、前記位相制御手段が、他方のカム軸のカムを進角させることによって、
   前記吸気バルブと前記排気バルブとのオーバーラップ期間を適正化する、ことを特徴とする制御装置。
2. 内燃機関における可変動弁機構の制御装置であって、
   前記可変動弁機構は、外側のカム軸と内側のカム軸との二重軸構造のカム軸を有し、これら内外のカム軸にそれぞれカムを取り付けて、一方の前記カム軸のカムに対し他方の前記カム軸のカムの位相を調節できるようにしてあり、これら一対のカムにより内燃機関の一対の吸気バルブ及び一対の排気バルブの少なくとも一方を動作させるように構成され、
   前記制御装置は、
   前記一対のカム軸の固着を監視する異常監視手段と、
   前記一対のカム軸のうち、一方のカム軸に固着が検出されたときに、該固着カム軸のカムの現位相が進角位置なのか遅角位置なのか判定する現位相判定手段と、
   前記判定した一方のカムの現位相に応じて、前記他方のカム軸のカムについて位相を制御する位相制御手段とを備え、
   前記現位相判定手段が、前記一方の固着カム軸のカムの現位相が進角位置であると判定したとき、前記位相制御手段が、他方のカム軸のカムを遅角させ、
   前記現位相判定手段が、前記一方の固着カム軸のカムの現位相が遅角位置であると判定したとき、前記位相制御手段が、他方のカム軸のカムを進角させることによって、
   前記吸気バルブ又は前記排気バルブのオープン又はクローズタイミングを適正化する、ことを特徴とする制御装置。