JPH02102339A - 内燃エンジンのバルブタイミング切換制御におけるフェールセーフ処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業−１−の利用分野） 本発明は、吸気弁／又は排気弁のバルブタイミングが切
換可能な内燃エンジンのバルブタイミング切換制御に関
し、特にかかる制御においてエンジンの運転状態を検出
するセンサ等のエンジン制御系に異常が発生したときの
フェールセーフ処理方法に関する。

（従来の技術） 吸気弁と排気弁の少なくとも一方のバルブタイミングを
低回転領域に適した低速バルブタイミング（以下「低速
Ｖ／ＴＪという）と高回転領域に適した高速バルブタイ
ミング（以下［高速Ｖ／ＴＪという）とに切換自在なエ
ンジンにおいて、エンジン回転数と吸気管内絶対圧とに
応じてバルブタイミングを切換える方法が従来より知ら
れている（例えば特公昭４９−３３２８９号公報）。

一方、エンジンに供給する燃料量をエンジン回転数と吸
気管内絶対圧とに応じて設定した基本燃料量マツプに基
づいて決定する方法も周知であって、第６図に示すよう
にエンジン回転数Ｎｅと吸気管内絶対圧Ｐ＋＋＾とに応
じて高速Ｖ／ｉ″領域と低速Ｖ／Ｔ領域とを切換える場
合、前記基本燃料量マツプ１−の値を夫々のバルブタイ
ミングに最適な空燃比が得られるように設定することも
公知である（例えば実開昭６１−１５７１４３号公報）
。

また、エンジンの運転状態を検出するセンサ等に異常が
発生したことを検出したときには、バルブタイミングを
低速Ｖ／Ｔに固定するようにした異常処理方法が既に本
出願人により提案されている（昭和６３年８月１０に出
願した特許出願）。

また、上記従来の制御方法が適用されるエンジン及びそ
の制御装置におけるバルブタイミングの切換は、具体的
には以下のようにして行なわれる。

先ず、電子制御ユニットからの指令信号によって電磁弁
が開閉作動し、該電磁弁の開閉に応じて油圧切換弁が開
閉作動する。その結果、バルブタイミングを切換えるた
めの切換機構に供給される油圧が変化し、その油圧の高
／低に応じてバルブタイミングが高速Ｖ／Ｔと低速Ｖ／
Ｔとに切換わる。

（発明が解決しようとする課題） 上記従来の異常処理方法によれば、センサ等の異常発生
検出時にはバルブタイミングを低速Ｖ／′ｆ′に切り換
えるための指令信号が電子制御ユニットから出ツノされ
て電磁弁に供給されるが、油圧切換弁あるいは切換機構
に不具合が生じて実際のバルブタイミングは低速Ｖ／］
゛に切換わらず、高速Ｖ／Ｔとなっているような状態が
発生ずることがある。このような場合には、エンジン運
転状態が低速Ｖ／゛「領域にあるときでも実際のバルブ
タイミングは高速Ｖ　／　’Ｉ”となっている状態が発
生ずることがあり、以下のような問題を生じる。即ち、
エンジン回転数が第６図の所定回転数Ｎｅ＋より低いと
きでも例えば３．　ＯＯＯｒｐｍを超えるような比較的
高い回転領域において、上述のように実際のバルブタイ
ミングが高速Ｖ／］゛であるにもかかわらず、低速Ｖ／
Ｔに適した基本燃料量に基づいてエンジンに供給する燃
料量を決定すると、混合気の空燃（課題を解決するため
の手段） −に記課題を解決するため本発明は、吸気弁と排気弁の
少なくとも一方のバルブタイミングを低回転領域に適し
た低速バルブタイミングと高回転領域に適した高速バル
ブタイミングとに切換自在な電子制御式内燃エンジンの
、電子制御ユニットがら切換指示信号を出力してバルブ
タイミングを切換えるバルブタイミング切換制御におけ
るフェールセーフ処理方法において、エンジンの制御系
の異常を検出した場合には、バルブタイミングを低回転
領域と高回転領域の双方において前記低速バルブタイミ
ングとする切換指示信号を出力すると共に、エンジン回
転数が所定回転数より高いときエンジンに供給する混合
気の空燃比をリッチ化するようにしたものである。

また、」１記エンジン回転数に替えて、エンジン負荷又
はエンジンの排気系に設けられた排気ガス浄化装置の触
媒温度又はエンジンの点火プラグの温度が、夫々に対応
して設定された所定値より高いときエンジンに供給する
混合気の空燃比をリッ比がリーンとなり、燃焼温度ある
いは排気ガス浄化装置の触媒温度の上昇（例えば１，０
００’Ｃを超える程度の上昇）を引き起こす場合がある
。その場合、過早点火（プレイグニツシヨン）による、
点火プラグの溶損や高回転でのノッキング、触媒の耐久
性劣化等の問題が発生する。

このような問題は、エンジン回転数が高く且つ高負荷の
運転状態においては、より顕著に現われる。

本発明は上記問題を解決するためになされたものであり
、エンジンの運転状態を検出するセンサ等を含むエンジ
ン制御系の異常を検出したときにおいても、エンジンに
供給する混合気の空燃比を適切に制御して、燃焼温度あ
るいは排気ガス浄化装置の触媒温度が過度に上昇するこ
とを防止し、プレイグニツシヨンによる点火プラグの溶
損や高回転でのノッキング、触媒耐久性の劣化等の問題
を解消しつる、内燃エンジンのバルブタイミング切換制
御におけるフェールセーフ処理方法を提供することを目
的とする。

チ化するようにしてもよい。

また、エンジン回転数が前記所定回転数より高く且つエ
ンジン負荷が所定負荷より高いときエンジンに供給する
混合気の空燃比リッチ化するようにしてもよい。

尚、本明細書でいうバルブタイミングの切換えとは、バ
ルブの開弁期間とバルブリフト量の両方あるいは一方を
切換えることをいう。

（実施例） 以下本発明の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。

第１図は本発明の制御方法が適用される制御装置の全体
の構成図であり、同図中１は各シリンダに吸気弁と排気
弁とを各１対に設けたＤ　ＯＨＣ直列４気筒エンジンで
ある。

エンジン１の吸気管２の途中にはスロットルボディ３が
設けられ、その内部にはスロットル弁３′が配されてい
る。スロットル弁３′にはスロットル弁開度（θｔｈ）
センサ４が連結されており、当該スロットル弁３の開度
に応じた電気信号を出力して電子コントロールユニット
（以下［ＥｃＵＪという）５に供給する。

燃料噴射弁６はエンジン１とスロットル弁３との間且つ
吸気管２の図示しない吸気弁の少し」−流側に各気筒毎
に設けられており、各噴射弁は図示しない燃料ポンプに
接続されていると共にＥＣＵ３に電気的に接続されて当
該ＥＣＵ３からの信号により燃料噴射の開ブ「時間が制
御される。

エンジン１の各気筒毎に設けられた点火プラグ２２は駆
動回路２１を介してＥＣＵ３に接続されており、ＥＣＵ
３により点火プラグ２２の点火時期Ｏｉｇが制御される
。

また、ＥＣＵ３の出力側には、後述するバルブタイミン
グ切換制御を行なうための電磁弁２３が接続されており
、該電磁弁２３の開閉作動がＥＣＵ３により制御される
。

一方、スロットル弁３の直ぐ下流には管７を介して吸気
管内絶対圧（Ｐ　ＲＡ）センサ８が設けられており、こ
の絶対圧センサ８により電気信号に変換された絶対圧信
号は前記ＥＣＵ３に供給される。

上流側に装着されており、排気ガス中の酸素濃度を検出
してその検出値に応じた信号を出力しＥＣＵ３に供給す
る。

ＥＣＵ３には更に車速センサ１６、変速機のシフト位置
を検出するギヤ位置センサ１７及び後述するエンジン１
の給油路（第２図の８８ｉ、８８ｅ）内の油圧を検出す
る油圧センサ１８が接続されており、これらのセンサの
検出信号がＥＣＵ３に供給される。

ＥＣＵ３は各種センサからの入力信号波形を整形し、電
圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジ
タル信号値に変換する等の機能を有する入力回路５ａ、
中央演算処理回路（以下ｒＣＰＵＪという）５ｂ、ＣＰ
Ｕ５ｂで実行される各種演算プログラム及び演算結果等
を記憶する記憶手段５ｃ、Ｍｉｊ記燃利噴射弁６、駆動
回路２１及び電磁弁２３に駆動信号を供給する出ノｊ回
路５ｄ等から構成される。

ＣＰＵ５ｂは上述の各種エンジンパラメータ信号に基づ
いて、排気ガス中の酸素濃度に応じたフまた、その下流
には吸気温（Ｔ＾）センサ９が取付けられており、吸気
温Ｔ＾を検出して対応する電気信号を出力してＥＣＵ３
に供給する。

エンジン１の本体に装着されたエンジン水温（Ｔｗ）セ
ンサ１０はサーミスタ等から成り、エンジン水温（冷却
水温）Ｔｗを検出して対応する温度信号を出力してＥＣ
Ｕ３に供給する。エンジン回転数（Ｎｅ）センサ１１及
び気筒判別（ＣＹＬ）センサ１２はエンジン１のカム軸
周囲又はクランク軸周囲に取ｆ１けられている。エンジ
ン回転数センサ１１はエンジン１のクランク軸の１８０
度回転毎に所定のクランク角度位置でパルス（以下ｒ　
１’　Ｄ　Ｃ信号パルス」という）を出力し、気筒判別
センサ１２は特定の気筒の所定のクランク角度位置で信
号パルスを出力するものであり、これらの各信号パルス
はＥＣＵ３に供給される。

三元触媒１４はエンジン】の排気管１３に配置されてお
り、排気ガス中のＴ−＋　Ｃ、ＣＯ、Ｎ　Ｏｘ等の成分
の浄化を行う。排気ガス濃度検出器としての０２センサ
１５は排気管１３の三元触媒１４のイードバック制御運
転領域やオープンループ制御運転領域等の種々のエンジ
ン運転状態を判別するとともに、エンジン運転状態に応
じ、次式（１）に基づき、前記ＴＤＣ信号パルスに同期
する燃料噴射弁６の燃料噴射時間ＴＯＵＴを演算する。

ＴＯＵＴ＝ＴｉＸＫＰＳＸＫ１＋に２　−＝　（１）こ
こに、Ｔｉは基本燃料量、具体的にはエンジン回転数Ｎ
ｅと吸気管内絶対圧ＰＨ＾とに応じて決定される基本燃
料噴射時間であり、このＴｉ値を決定するためのＴ　ｊ
マツプは、バルブタイミングを低速バルブタイミングと
する運転領域に対しては低速バルブタイミングに適した
値に、また高速バルブタイミングとする運転領域に対し
ては高速バルブタイミングに適した値に設定されている
。

１（ＦＳは後述する第７図に示す手法により算出される
フェールセーフ用リッチ化補正係数である。

Ｋ１及びに２は夫々各種エンジンパラメータ信号に応じ
て演算される他の補正係数及び補正変数であり、エンジ
ン運転状態に応じた燃費特性、エンジン加速特性等の緒
特性の最適化が図られるような所定値に決定される。

ＣＰＵ５ｂは、更にエンジン回転数Ｎｅと吸気管内絶対
圧ＰＩとに応じて点火時期０１ｇを決定する。

ＣＰＵ５ｂは更に後述する第９図に示す手法により、バ
ルブタイミングの切換指示信号を出力して電磁弁２３の
開閉制御を行なう。

ＣＰＵ５ｂは上述のようにして算出、決定した結果に基
づいて、燃才１噴射弁６、駆動回路２１、および電磁弁
２３を駆動する信号を、出力回路５ｄを介して出力する
。

第２図は前記エンジン１の要部縦断面図であり、シリン
ダブロック３１内に４つのシリンダ３２が直列に並んで
設けられ、シリンダブロック３１の」一端に結合される
シリンダヘッド３３と、各シリンダ３２に摺動可能に嵌
合されるピストン３４との間には燃焼室３５がそれぞれ
画成される。またシリンダヘッド３３には、各燃焼室３
５の天井面を形成する部分に、一対の吸気口３６及び一
対の排気１」３７がそれぞれ設けられ、各吸気口３６は
するための吸気弁側動弁装置４７ｉと、各シリンダ３２
における排気弁４０ｅを開閉駆動するための排気弁側動
弁装置４７ｅとが収納、配置される。

両動ブｒ装置４７ｉ、４７ｅは、基本的には同一の構成
を有するものであり、以下の説明では吸気弁倒動ブｒ装
置４７ｉについて参照符号を添字ｉを（すしながら説明
し、排気弁側動弁装置１７ｅについては参照符号に添字
ｅを付して図示するのみとする。

第３図を併せて参照して、吸気弁側動弁装置４７ｊは、
機関のクランク軸（図示せず）から１／２の速度比で回
転駆動されるカムシャツｈ４８ｉと、各シリンダ３２に
それぞれ対応してカムシャフト４８ｊに設けられる高速
用カム５１ｉ及び低速用カム４９ｉ、５０４　　（低速
用カム５０ｉは、低速用カム４９ｉと略同形状であって
高速用カム５１ｉに対して、低速用カム４９ｊの反対側
に位置している）と、カムシャフト４８４と平行にして
固定配置されるロッカシャフト５２ｊと、各シリンダ３
２にそれぞれ対応してロッカシャフト５２ｉにシリンダ
ヘッド３３の一方の側面に開口する吸気ボート３８に連
なり、各排気口３７はシリンダヘッド３３の他方の側面
に開口する排気ポート３９に連なる。

シリンダヘッド３３の各シリンダ３２に対応する部分に
は、各吸気口３６を開閉可能な一対の吸気弁４０ｉと、
各排気口３７を開閉可能な一対の排気弁４０．ｅとを案
内すべく、ガイド筒４１１゜４１ｅがそれぞれ嵌合、固
定されており、それらのガイド筒４１１，４１ｅから上
方に突出した各吸気弁４０ｉ及び各餠気弁４０ｅの上端
にそれぞれ組イ１けられる鍔部４２ｉ、４２ｅと、シリ
ンダヘッド３３との間には弁ばね４３ｉ、４３ｅがそれ
ぞれ縮設され、これらの弁ばね４３ｊ、４３ｅにより各
吸気弁４０ｉ及び各排気弁４０ｅは、上方即ち閉弁方向
に（ツ勢されている。

シリンダヘッド３３と、該シリンダヘッド３３の上端に
結合されるヘッドカバー４４との間には作動室４５が画
成され、この作動室４５内には、各シリンダ３２におけ
る吸気弁４０ｉを開閉駆動枢支される第１駆動ロツカア
ーム５３１、第２駆動ロツカアーム５４ｉ及び自由ロッ
カアーム５５１と、各シリンダ３２に対応した各ロッカ
アーム５３４．５４ｉ、５５ｉ間にそれぞれ設けられる
連結切換機構５６ｉとを備える。

第３図において、連結切換機構５６ｉは、第１駆動ロツ
カアーム５３ｉ及び自由ロッカアーム５５ｉ間を連結可
能な第１切換ビン８１と、自由ロッカアーム５５ｉ及び
第２駆動ロッカアーム５４ｉ間を連結可能な第２切換ビ
ン８２と、第１及び第２切換ビン８１．８２の移動を規
制する規制ビン８３と、各ビン８１〜８３を連結解除側
に付勢する戻しばね８４とを備える。

第１駆動ロツカアーム５３ｉには、自由ロッカアーム５
５ｉ側に開放した有底の第１ガイド六８５がロッカシャ
フト５２ｉと平行に穿設されており、この第１ガイド穴
８５に第１切換ビン８１が摺動可能に嵌合され、第１切
換ビン８１の一端と第１ガイド穴８５の閉塞端との間に
油圧室８６が画成される。しかも第１駆動ロツカアーム
５３ｉには油圧室８６に連通する通路８７が穿設され、
ロッカシャツｌ−５２ｉには給油路８８ｊが設けられ、
給油路８８ｉは第１駆動ロツカアーム５３１の揺動状部
に拘らず通路８７を介して油圧室８６に常時連通する。

自由ロッカアーム５５ｉには、第１ガイド六８５に対応
するガイド孔８９がロッカシャフト５２ｉと平行にして
両側面間にわたって穿設されており、第１切換ビン８１
の他端に一端が当接される第２切換ビン８２がガイド孔
８９に摺動可能に嵌合される。

第２駆動ロツカアーム５４ｊには、前記ガイド孔８９に
対応する有底の第２ガイド穴９０が自由ロッカアーム５
５１側に開放してロッカシャフト５２４と平行に穿設さ
れており、第２切換ビン８５の他端に当接する円盤状の
規制ビン８３が第２ガイド穴９０に摺動可能に嵌合され
る。しかも第２ガイド穴９０の閉塞端には案内筒９１が
嵌合されており、この案内筒９１内に摺動可能に嵌合す
る軸部９２が規制ビン８２に同軸にかつ一体に突設置９ ン（図示せず）から油を上げるオイルポンプ（図示せず
）にオイルギヤラリ９８．９８’が接続され、このオイ
ルギヤラリ９８．９８’から各連結切換機構５６　＋、
５６ｅに油圧が供給されるとともに、動弁装置４７ｉ、
４７ｅの各潤滑部に潤滑油が供給される。

オイルギヤラリ９８には、油圧を高、低に切換えて供給
するための切換弁９９が接続されており、各ロッカシャ
フト５２ｉ、５２ｅ内の給油路８８１゜８８ｅは該切換
弁９９を介してオイルギヤラリ９８に接続される。

各カムホルダ５９の上面には両カムシャフト４８１゜４
８ｅに対応して平行に延びる通路形成部材１０２　ｉ　
。

１０２ｅが、複数のボルトによりそれぞれ締着される。

各通路形成部材１０２ｉ、　＋０２ｅには、両端を閉塞
した低速用潤滑油路＋０４　ｉ　、　ｌ０４ｅと、高速
用潤滑油路１０５　ｔ　、　ｌ０５ｅとが、相互に並列
してそれぞれ設けられており、低速用潤滑油路１０４ｉ
、　１０４ｅはオイルギヤラリ９８′に、高速用潤滑油
路＋０５４゜１０５ｅは給油路８８　ｉ、８８ｅに夫々
接続される。

される。また戻しばね８４は案内筒９１及び規制ビン８
３間に嵌押されており、この戻しばね８４により各ビン
８１，８２．８３が油圧室８６側にイリ勢される。

かかる連結切換機構５６ｉでは、油圧室８６の油圧が高
くなることにより、第１切換ビン８１がガイド孔８９に
嵌合するとともに第２切換ビン８２が第２ガイド穴９０
に嵌合して、各ロッカアーム５３ｉ、５５４，５４ｔが
連結される。また油圧室８６の油圧が低くなると戻しば
ね８４のばね力により第１切換ビン８１が第２切換ビン
８２との当接面を第１駆動ロツカアーム５３ｉ及び自由
ロッカアーム５５ｉ間に対応させる位置まで戻り、第２
切換ビン８２が規制ビン８３との当接面を自由ロッカア
ーム５５ｊ及び第２駆動ロッカアーム５４ｉ間に対応さ
せる位置まで戻るので各ロッカアーム５３ｉ、５５ｉ、
５４ｊの連結状態が解除される。

次に、第４図を参照しながら同動弁装置４７１゜４７ｅ
への給油系について説明すると、オイルパまた、低速用
潤滑油路１０４ｉ、　＋０４ｅはカムホルダ５９に接続
される。

切換弁９９は、前記オイルギヤラリ９８に通じる入口ボ
ー１−１１９と給油路８８　ｉ、８８ｅに通じる出口ボ
ート１２０とを有してシリンダヘッド３の一端面に取付
けられるハウジング＋２１内に、スプール弁１２２が摺
動自在に嵌合されて成る。

ハウジング１２１には、上端をキャップ１２３で閉塞さ
れるシリンダ孔１２４が穿設されており、スプール弁体
１２２は、キャップ１２３との間に作動油圧室１２５を
形成して該シリンダ孔１２４に摺動自在に嵌合される。

しかもハウジング＋２１の下部とスプール弁体＋２１と
の間に形成されたばね室１２６には、スプール弁体１２
２を」一方即ち閉じ方向に向けてイ１勢するばね１２７
が収納される。スプール弁体１２２には、入口ボート１
１９及び出口ボート１２０間を連通可能な環状四部１２
８が設けられており、第４図で示すようにスプール弁体
１２２は上動しているときには、スプール弁体１２２は
入口ボート＋１９及び出口ボート１２０間を遮断する状
態にある。

ハウジング１２１をシリンダヘッド３３の端面に取ｆ旧
すた状態で、入口ボー１−１１９と高速用油圧供給路１
１６との間にはオイルフィルタ１２９が挟持される。又
ハウジング１２１には、入口ボート１１９及び出「１ボ
一ト１２０間を連通ずるオリフィス孔１３１が穿設され
る。従ってスプール弁体１２２が閉じ位置にある状態で
、入口ポー１−１１９及び出口ポート１２０間はオリフ
ィス孔１３１を介して連通されており、オリフィス孔１
３１で絞られた油圧が、出口ボーＭ２０から給油路８８
１，８８ｅに供給される。

またハウジング＋２１には、スプール弁体＋２２が閉じ
位置にあるときのみ環状四部１２８を介して出口ボー１
−１２０に通じるバイパスポート１３２が穿設され、こ
のバイパスポート１３２はシリンダヘッド３３内の上部
に連通する。

ハウジング１２１には、入口ポート１１９に常時連通す
る管路１３５が接続されており、この管路１３５は電磁
弁２３を介して管路１３７に接続される。しかも管路１
３７は、キャップ１２３に穿設した接続孔１３８に接続
される。従って電磁弁２３が開ブｒ作動したと一対の吸
気弁４０１が、開弁期間とリフト量を比較的大きくした
高速バルブタイミングで開閉作動する。

一方、ＥＣ，Ｕ５から電磁弁２３に対して閉弁指令信号
が出力されると、電磁弁２３、切換弁９９が閉弁作動し
、給油路８８ｊの油圧が低下する。

その結果、連結切換機構５６４が１−記と逆に作動して
、各ロッカアーム５３ｉ、５４ｊ、５５ｊの連結状態が
解除され、低速用カム４９ｉ、５０ｉによって夫々対応
するロッカアーム５３ｉ、５４ｉが作動し、一対の吸気
弁４０ｊが、開弁期間とリフト量を比較的小さくした低
速バルブタイミングで作動する。

次に、本発明に係るバルブタイミング切換制御について
以下に詳述する。

第５図はＥＣＵ３によるバルブタイミングの切換制御、
即ち電磁弁２３に対して出力する信号の出力制御プログ
ラムのフローチャートを示す。本プログラムはＴＤＣ信
号パルス発生毎にこれと同期して実行される。

きに、作動油圧室１２５に油圧が供給され、この作動油
圧室１２５内に導入された油圧の油圧力によりスプール
弁体１２２が開弁方向に駆動される。

さらにハウジング１２１には、出口ボート１２０即ち給
油路８８　ｉ、８８ｅの油圧を検出するための油圧セン
サ１８が取（＝Ｊけられ、この油圧センサ１８は、切換
弁９９が正常に作動しているか否かを検出する働きをす
る。

上述のように構成されたエンジン１の動弁装置４７ｉ、
４７ｅの作動について以下に説明する。

ここで各動弁装置４７ｊと４７ｅとは同様の作動をする
ので、吸気弁側動弁装置４７ｊの作動についてのみ説明
する。

ＥＣＵ３から電磁弁２３に対して開Ｊｒ指令信号が出力
されると、該電磁弁２３が開弁作動し、切換弁９９が開
弁作動して給油路８８ｉの油圧が上昇する。その結果、
連結切換機構５６ｉが作動して各ロッカアーム５３ｊ、
５４ｉ、５５ｉが連結状態となり、高速用カム５］ｊに
よって、各ロッカアーム５３ｉ、５４ｊ、５５ｊが一体
に作動し、５０１のステップは、ＥＣＵ３に各種センサ
から正常に信号が入力されているか否か、又は池の制御
系で異常が既に発生しているか否か、即ちフェールセー
フすべきか否かを判別する。

具体的には吸気管内絶対圧（ＰＢＡ）センサ８、気筒判
別（ＣＹＬ）センサ１２、エンジン回転数（ＴＤＣ）セ
ンサ１１、エンジン水温センサ１０、車速センサ１６か
らの出力の異常、点火時期制御信号出力及び燃料噴射制
御出力の異常、バルブタイミング制御用電磁弁２３へ通
電される電流量の異常、バルブタイミング制御用電磁ブ
ｒ２３の開閉に応じた出口ボート１２０の正常な油圧変
化が油圧センサ１８内の油圧スイッチで所定時間経過後
も確認できないという異常等を検出してフェールセーフ
すべきエンジンの運転状態であると判別する。

なお、気筒判別（Ｃ：ＹＬ）センサ及びＴＤＣセンサの
うちの一方に異常があるときには他方の出力で該一方の
出力の代用をはかる。

ステップ５０１の答が肯定（Ｙ　Ｅ　Ｓ）、即ちフェー
ルセーフすべきときには後述のステップ５３２に進舘 み、否定（ＮＯ）のときには後述するフェールセーフ用
補正係数ＫＦＳを値１．０に設定して（ステップ５３４
）　、ステップ５０２へ進む。

５０２は始動中か否かをＮｅ等により判別するステップ
、５０３はデイレ−タイマの残り時間ＬＳＴが０になっ
たか否かを判別するステップであり、ｔＳＴを始動中に
所定時間（例えば５秒）にセットしくステップ５０４）
、始動後ｄ１時動作を開始するようにした。５０５はエ
ンジン水温Ｔｗが設定温度Ｔｗ＋　（例えば６０℃）よ
り低いか否か、即ち暖機が完了したか否かを判別するス
テップ、５０６は車速Ｖが極低速の設定車速Ｖ＋（ヒス
テリシス付きで例えば８　ｋｍ／　５　ｋｍ）より低い
か否かを判別するステップ、５０７は当該エンジン搭載
ＴＩ（がマニアル車（ＭＴ）か否かを判別するステップ
、５０８はオートマチック車（ＡＴ）の場合にシフＩ・
レバーがパーキング（Ｐ）レンジやニュートラル（Ｎ）
レンジになっているか否かを判別するステップ、５０９
はＮｅが所定下限値Ｎｅ＋　（例えば４．８０Ｏｒｐｍ
）以−ヒか否かを判別するステップであり、フェールセ
ーフ中（スフ Ｎｅ＋、所定」二限値Ｎｅ２及び所定圧ＰＢ１．　ＰＨ
２によって次のように決定される定数である。

Ａ＝　（ＰＢｔ−ＰＨ１）　／　（Ｎｅ＋−Ｎｅ２）Ｂ
＝　（Ｎｅ２ＸＰ＋＋＋−Ｎｅ２ＸＰ＋＋＋）／（Ｎｅ
＋−Ｎｅ２）即ち、（２）式で算出される判別値は、第
６図のＮｅ＋≦Ｎｅ（Ｎｅ２の範囲における直線ｉ上の
ＰＢＡ値である。

尚、前記ステップ５０９，５１３，５１４の判別は、第
６図の実線と破線で示すようなヒステリシスが設けられ
ている。

ステップ５１４の答が否定（ＮＯ）、即ちＰＢ＾〈ＡＸ
Ｎｅ＋Ｂが成立するときには、後述するステップ５１５
でセットされたデイレ−タイマのタイマ値１、ＶＴＯＦ
Ｆが零か否かを判別しくステップ５１６）、この答が肯
定（ＹＥＳ）ならばステップ５１７で電磁弁２３の閉弁
指令、即ち低速バルブタイミングへの切換指令を出す。

又、ＴＯＵＴ≧Ｔｖｙ、Ｎｅ上Ｎｅ２、ＰＢＡ４ＡｘＮ
ｅ＋Ｂのいずれかが成立するときには、前記電磁弁開弁
デイレ−タイマのタイマ値をｔｖ−ｒａｐ「（例えば３
秒）にセットしてスタートシてテップ５０１の答が肯定
（ＹＥＳ））、始動中（ステップ５０２の答が肯定（Ｙ
ＥＳ））及び始動後デイレータイマの設定時間ｔｓｙ経
過前（ステップ５０３の答が肯定（ＹＥＳ））、暖機中
（ステップ５０５の答が肯定（Ｙ　Ｅ　Ｓ））、停車中
や徐行中（ステップ５０６の答が肯定（ＹＥＳ））、Ｐ
、Ｎレンジであるとき（ステップ５０８の答が肯定（Ｙ
ＥＳ））、及びＮｅ（Ｎｅ＋のときは（ステップ５０９
の答が否定（Ｎｏ））、後述するように電磁弁２３を閉
弁してバルブタイミングを低速バルブタイミングに保持
する。

前記ステップ５０９でＮｅ≧Ｎｅ＋が成立すると判別さ
れたときは、ステップ５１３に進んでＮｅが所定」−限
値Ｎｅ２（例えば５．９０Ｏｒｐｍ）以上か否かの判別
を行なう。ステップ５１３の答が否定（ＮＯ）、即ちＮ
ｅ（Ｎｅ２が成立するときには、ステップ５１４に進み
、吸気管内絶対圧ＰＢ＾がエンジン回転数Ｎｅに基づい
て次式（２）により算出される判別値以」二であるか否
かを判別する。

判別値＝ＡＸＮｅ十Ｂ　　　　・＋　（２）ここに、Ａ
、Ｂは第６図に示ず前記所定下限値−路 （ステップ５１５）　、ステップ５１８で電磁弁２３の
開弁指令、即ち高速バルブタイミングへの切換指令を出
す。

前記ステップ５１７ｔ−閉弁指令を出したときには、ス
テップ５１９で油圧センサ１８内の油圧スイッチがオン
したか否か、即ち給油路８８ｊ、８８ｅの油圧が低圧に
なったか否かを判別する。この答が肯定（Ｙ　Ｅ　Ｓ）
、即ち、油圧スイッチがオンしたときには、ステップ５
２１で低速バルブタイミング切換デイレ−タイマの残り
時間ｔＬｖｒがＯになったか否かを判別する。ステップ
５２１の答が肯定（ＹＥＳ）即ち、ｔｃｖｒ＝ｏになっ
たときには、ステップ５２３で高速バルブタイミング切
換デイレ−タイマの残り時間ｔｏｖ−ｒを設定時間（例
えば０．１秒）にセットし、次にステップ５２５で燃料
の噴射制御ルーチンで使用するＴｉマツプと点火時期マ
ツプとしてそれぞＴｉＬマツプと低速バルブタイミング
用点火時期マツプ（Ｏｉｇｔマツプ）とを選択する処理
を行ない、続くステップ５２７でレブリミッタ値Ｎｏｐ
ｃを低速バルブタイミング用の値Ｎｏｐｃ＋とする処理
を行なう。

上記レブリミッタ値Ｎ　）ＩＦＣは、エンジン回転数Ｎ
ｅがこのリブリミッタ値Ｎｏｐｃ以」二のとき燃料をカ
ットして、エンジンの過回転を防止するためものであり
、タイミングベルトに作用する荷重を考慮して、このレ
ブリミッタ値を、低速バルブタイミングでは比較的低い
値ＮＩＩＦＣＩ　（例えば７５００ｒｐｍ）、高速バル
ブタイミングでは比較的高い値ＮｌｌＰｅ１（例えば８
１００ｒｐｍ）に設定するようにしている。

一方、前記ステップ５１８で開弁指令を出したときには
、ステップ５２０で油圧センサ１８内の油圧スイッチが
オフしたか否か、即ち給油路８８１゜８８ｅの油圧が高
圧になったか否かを判別する。

その答が肯定（ＹＥＳ）、即ち、油圧スイッチがオ゛フ
したときは、ステップ５２２で高速バルブタイミング切
換デイレ−タイマの残り時間ｔｌｌＶＴが０に。

なったか否かを判別する。ステップ５２２の答が肯定（
ＹＥＳ）、即ちｔｕｖｒ　＝　Ｏになったときには、ス
テップ５２４で低速バルブタイミング切換デイレ−タイ
マの残り時間ＬＬＶＴを設定時間（例えば０．２秒）タ
イミングに適合したものに維持される。電磁弁２３の閉
から開への切換時も、」二記と同様にして、全シリンダ
の連結切換機構５６　ｉ、５６ｅが高速バルブタイミン
グ側に切換わらない限り、燃料の噴射制御は低速バルブ
タイミングに適合したものに維持される。

一方、前記ステップ５０２の答が肯定（ＹＥＳ）、又は
前記ステップ５０３の答が否定（Ｎｏ）、又はｎｉｊ記
スデステップ５０５５０６の答が肯定（ＹＥＳ）のとき
、即ち、始動中及び始動後設定時間経過前、暖機中、停
車中又は徐行中のときには、ステップ５２９に進んで電
磁ブｐ２３の閉弁指令を出し、ステップ５２９から５２
３→５２７の順に進む。前記ステップ５０８においてＮ
、Ｐレンジの場合は、ステップ５３０に進んで前回ルー
プでエンジン運転状態が高速バルブタイミング領域にあ
ったか否かを判別し、又０；１記ステツプ５０９におい
てＮｅ（Ｎｅ＋が成立するときも、前記ステップ５３０
に進む。ステップ５３０の答が肯定（Ｙ　Ｅ　Ｓ）のと
き、即ち前回ループで高速バルブタイミング領域にあっ
たときは、前記型にセットし、続くステップ５２８でＮ
　ｏｐｃを高速バルブタイミング用の値ＮＩＩＦＣ２と
する処理を行なう。

ところで、」１記した両切換デイレータイマＬＩＩＶ丁
。

ｔＬＶＴの設定時間は、電磁弁２３が開閉されてから切
換弁９９が切換わり、給油路８８ｊ、８８ｅの油圧が変
化して全シリンダの連結切換機構５６１゜５６ｅの切換
動作が完了するまでの応答遅れ時間に合わせて設定され
ており、電磁弁２３の開から閉への切換時、油圧センサ
１８内の油圧スイッチがオンするまでは、プログラムは
５１９→５２２→５２４−１５２８の順に進み、オン後
も全シリンダの連結切換機構５６　ｉ、５６ｅが低速バ
ルブタイミング側に切換わるまでは、５１９→５２１→
５２８の順に進み、又電磁弁２３や切換弁９９の故障等
で閉弁指令が出されても切換弁９９が閉じ側に切換わら
ず、いつまでたっても油圧センサ１８内の油圧スイッチ
がオンしないときも、上記と同様に５１９→５２２→５
２４→５２８の順に進み、結局全シリンダの連結切換機
構５６１，５６ｅが低速バルブタイミング側に切換わら
ない限り、燃ｔ１の噴射制御は高速バルブ磁介開弁デイ
レータイマのタイマ値ｔｖｒｏｐｐを零にして（ステッ
プ５３１’）　、ステップ５１７に進み、ステップ５３
０の答が否定（ＮＯ）のとき、即ち前回低速バルブタイ
ミング領域にあったとき、換言すれば全シリンダの連結
切換機構５６１，５６ｅが高速バルブタイミング側に切
換えられていないときには、上記と同様に５２９→５２
３→５２７の順に進み、油圧センサ１８内の油圧スイッ
チとは係りなく低速バルブタイミングに適合した燃料の
噴射制御を行なう。これは油圧センサ１８内の油圧スイ
ッチが断線等によりオフしっばなしになったときの対策
である。

ところで、上記したＮＨＦＣｌはＮｅｚより高く設定さ
れており、通常はＮｅがＮＩＩＰＣＩに上肩するｍノに
バルブタイミングが高速バルブタイミングに切換わって
、ＮＩＩＦＣの値がＮＩＩＦＣ２に切換えられるため、
Ｎｏｐｃ＋での燃料カットは行なわれない。これに対し
、ステップ５０２〜５０８からステップ５２９に進む運
転状態では、空咳し等によりＮｅがＮｅ２を」ニ回って
も低速バルブタイミングに保持されるため、Ｎ　ＩＩ　
ＦＣＩでの燃料カットが行なわれる。又低速バルブタイ
ミングから高速バルブタイミングに切換わっても、ＬＩ
ＩＶＴがＯになるまで、即ち連結機構５６１゜５６ｅが
実際に高速バルブタイミング側に切換るまでは、ＮＩＩ
ＦＣＩでの燃料カットが行なわれる。

一方、前記ステップ５０１の答が肯定（ＹＥＳ）、即ち
フェールセーフ中のときには、電磁弁２３の閉弁指令を
出しくステップ５３２）　、後述するフェールセーフ処
理を実行して（ステップ５３３）　、前記ステップ５２
７に進む。

第７図はｎＩｊ記スデステップ５３３ェールセーフ処理
の実施例を示す。第１の実施例（同図（ａ））では、エ
ンジン回転数Ｎｅがフェールセーフ用所定回転数Ｎｅｐ
ｓ　（例えば３．ＯＯＯｒｐｍ）より高いときには、リ
ッチ化係数Ｋｐｓを、例えば第８図（ａ）に示すように
エンジン回転数Ｎｅに応じて設定されたリッチ化所定値
ＸＦＳ　（＞１．０）に設定し、エンジン回転数Ｎｅが
前記所定回転数Ｎｅｐｓ以下のときには、リッチ化補ｊ
Ｅ係数Ｋｐｓを値１．０に設定する。

更に、第７図（ｃ）に示す変形例は、エンジン回転数Ｎ
ｅが前記所定回転数Ｎｅｐｓより高＜（Ｎｅ）ＮｅＦｓ
）、且つ吸気管内絶対圧ＰＢ＾が前記所定圧Ｐｏｐｓよ
り高いとき（Ｐ　ＨＡ＞　Ｐ　ＢＦＳ）には、リッチ化
補正係数を例えば第８図（ｃ）に示すようにエンジン回
転数Ｎｅ及び吸気管内絶対圧ＰＢ＾に応じて設定された
リッチ化所定値ＸＦＳに設定し、Ｎｅ≦ＮｅＦｓ又はＰ
ＢＡ≦ＰＢＦｓが成立するときには、Ｋｐｓｌ、０とす
るものである。

また、同図（ｄ）の変形例では排気ガス浄化装置の触媒
の温度ＴＣＡＴを検出し、触媒温度ＴＣＡＴが所定触媒
温度ＴＣＡＴＦＳ　（例えばＩ　、　０００℃）より高
い（Ｔｃ＾Ｔ＞ＴＣＡＴＦＳ）ときには、リッチ化補正
係数ＫＦｓをリッチ化所定値Ｘｐｓ＋（例えば１．３）
に設定し、Ｔ　ＣＡＴ≦ＴＣＡＴＦＳが成立するときに
は、ＫＦＳｌ、０とする。

更に、同図（ｅ）の変形例では、点火プラグの温度１’
ｐｔｃを検出し、プラグ温度ＴＰＬＯが所定プラグ温度
１’ＰＬＧＦＳ　（例えば９５０℃）より高い（１”ｐ
ｔｏ）ＴＰＬＯＦＳ）ときには、Ｋｐｓ＝Ｘｐｓ＋とし
、ＴＰＬＯ≦これにより、フェールセーフ中に電磁弁２
３に対して閉弁指令を出力しているにもかかわらず、切
換弁９９あるいは連結切換機構５６　ｉ、５６ｅ等に不
具合が生じて実際のバルブタイミングは高速バルブタイ
ミングとなっているような場合であっても、混合気の空
燃比がリーン化して燃焼温度あるいは排気ガス浄化装置
内の触媒温度が過度に上昇することを防止し、プレイグ
ニツシヨンによる点火プラグの溶損や高回転でのノッキ
ング、触媒の耐久性劣化等の問題が発生することを防止
することができる。

また、」１記問題は吸気管内絶対圧ＰＢＡが高い高負荷
時にも発生し易いので、第７図（ｂ）に示すように吸気
管内絶対圧ＰＢＡがフェールセーフ所定低圧ＰＢＦＳ（
例えば４５０ｍｍｌ１ｇ）より高いときには、リッチ化
補正係数Ｋｐｓを、例えば第８図（ｂ）に示すように吸
気管内絶対圧ＰＨ八に応じて設定されたリッチ化所定値
Ｘｐｓに設定し、吸気管内絶対圧が前記所定圧Ｐ　ＢＰ
Ｓ以丁のときには、リッチ化補正係数を値１．０に設定
する。

”Ｉ’ｒｔｃｐｓが成立するときには、ＫＦＳ＝１．Ｏ
とする。

（発明の効果） 以上詳述したように本発明は、吸気弁と排気弁の少なく
とも一方のバルブタイミングを低回転領域に適した低速
バルブタイミングと高回転領域に適した高速バルブタイ
ミングとに切換自在な電子制御式内燃エンジンの、電子
制御ユニットから切換指示信号を出力してバルブタイミ
ングを切換えるバルブタイミング切換制御におけるフェ
ールセーフ処理方法において、エンジンの制御系の異常
を検出した場合には、バルブタイミングを低回転領域と
高回転領域の双方において前記低速バルブタイミングと
する切換指示信号を出力すると共に、エンジン回転数が
所定回転数より高いときエンジンに供給する混合気の空
燃比をリッチ化するようにしたので、エンジンの運転状
態を検出するセンサ等を含むエンジン制御系の異常を検
出したときにおいても、エンジンに供給する混合気の空
燃比を適切に制御して、燃焼温度あるいは排気ガス浄化
装置の触媒温度が過度にＪＪすることを防止し、プレイ
グニツシヨンによる点火プラグの溶損及び高回転でのノ
ッキング、触媒耐久性の劣化等の問題を解決することが
できるという効果を奏する。

また、請求項２に記載したように、」二記エンジン回転
数に替えてエンジン負荷が所定負荷より高いときに、エ
ンジンに供給する混合気の空燃比をリッチ化するように
したり、請求項３に記載したように、エンジン回転数が
前記所定回転数より高く且つエンジン負荷が前記所低負
荷より高いときには、エンジンに供給する混合気の空燃
比をリッチ化するようにしたり、請求項４，５に記載し
たように、排気ガス浄化装置の触媒温度が所定触媒温度
より高いとき、あるいは点火プラグの温度が所定プラグ
温度より高いときに、エンジンに供給する混合気の空燃
比をリッチ化するようにしても、」二連と同様の効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のフェールセーフ処理方法を適用するエ
ンジン及び制御装置の全体構成図、第２図はエンジンの
要部縦断面図、第３図は連結切換機構を示す横断面図、
第４図は給油系統及び油圧切換装置を示す図、第５図は
バルブタイミングの切換制御ルーチンのフローチャート
、第６図はバルブタイミングの切換特性を示す図、第７
図はフェールセーフ処理用サブルーチンのフローチャー
ト、第８図はリッチ化所定値ＸＦＳの設定例を示す図で
ある。 ｌ・・・内燃エンジン、５・・・電子コントロールユニ
ット（ＥＣＵ）、６・・・燃料噴射弁、１１・・・エン
ジン回転数センサ、２３・・・電磁弁、４０ｊ・・吸気
弁、４０ｅ・・・排気弁、４７ｉ、４７ｅ・・・動弁装
置、８８４．８８ｅ・・・給油路、９９・・・切換弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、吸気弁と排気弁の少なくとも一方のバルブタイミン
   グを低回転領域に適した低速バルブタイミングと高回転
   領域に適した高速バルブタイミングとに切換自在な電子
   制御式内燃エンジンの、電子制御ユニットから切換指示
   信号を出力してバルブタイミングを切換えるバルブタイ
   ミング切換制御におけるフェールセーフ処理方法におい
   て、エンジンの制御系の異常を検出した場合には、バル
   ブタイミングを低回転領域と高回転領域の双方において
   前記低速バルブタイミングとする切換指示信号を出力す
   ると共に、エンジン回転数が所定回転数より高いときエ
   ンジンに供給する混合気の空燃比をリッチ化することを
   特徴とする内燃エンジンのバルブタイミング切換制御に
   おけるフェールセーフ処理方法。 ２、吸気弁と排気弁の少なくとも一方のバルブタイミン
   グを低回転領域に適した低速バルブタイミングと高回転
   領域に適した高速バルブタイミングとに切換自在な電子
   制御式内燃エンジンの、電子制御ユニットから切換指示
   信号を出力してバルブタイミングを切換えるバルブタイ
   ミング切換制御におけるフェールセーフ処理方法におい
   て、エンジンの制御系の異常を検出した場合には、バル
   ブタイミングを低回転領域と高回転領域の双方において
   前記低速バルブタイミングとする切換指示信号を出力す
   ると共に、エンジン負荷が所定負荷より高いときエンジ
   ンに供給する混合気の空燃比をリッチ化することを特徴
   とする内燃エンジンのバルブタイミング切換制御におけ
   るフェールセーフ処理方法。 ３、吸気弁と排気弁の少なくとも一方のバルブタイミン
   グを低回転領域に適した低速バルブタイミングと高回転
   領域に適した高速バルブタイミングとに切換自在な電子
   制御式内燃エンジンの、電子制御ユニットから切換指示
   信号を出力してバルブタイミングを切換えるバルブタイ
   ミング切換制御におけるフェールセーフ処理方法におい
   て、エンジンの制御系の異常を検出した場合には、バル
   ブタイミングを低回転領域と高回転領域の双方において
   前記低速バルブタイミングとする切換指示信号を出力す
   ると共に、エンジン回転数が所定回転数より高く且つエ
   ンジン負荷が所定負荷より高いときエンジンに供給する
   混合気の空燃比をリッチ化することを特徴とする内燃エ
   ンジンのバルブタイミング切換制御におけるフェールセ
   ーフ処理方法。 ４、吸気弁と排気弁の少なくとも一方のバルブタイミン
   グを低回転領域に適した低速バルブタイミングと高回転
   領域に適した高速バルブタイミングとに切換自在な電子
   制御式内燃エンジンの、電子制御ユニットから切換指示
   信号を出力してバルブタイミングを切換えるバルブタイ
   ミング切換制御におけるフェールセーフ処理方法におい
   て、エンジンの制御系の異常を検出した場合には、バル
   ブタイミングを低回転領域と高回転領域の双方において
   前記低速バルブタイミングとする切換指示信号を出力す
   ると共に、エンジンの排気系に設けられた排気ガス浄化
   装置の触媒温度が所定温度より高いときエンジンに供給
   する混合気の空燃比をリッチ化することを特徴とする内
   燃エンジンのバルブタイミング切換制御におけるフェー
   ルセーフ処理方法。 ５、吸気弁と排気弁の少なくとも一方のバルブタイミン
   グを低回転領域に適した低速バルブタイミングと高回転
   領域に適した高速バルブタイミングとに切換自在な電子
   制御式内燃エンジンの、電子制御ユニットから切換指示
   信号を出力してバルブタイミングを切換えるバルブタイ
   ミング切換制御におけるフェールセーフ処理方法におい
   て、エンジンの制御系の異常を検出した場合には、バル
   ブタイミングを低回転領域と高回転領域の双方において
   前記低速バルブタイミングとする切換指示信号を出力す
   ると共に、エンジンの点火プラグの温度が所定温度より
   高いときエンジンに供給する混合気の空燃比をリッチ化
   することを特徴とする内燃エンジンのバルブタイミング
   切換制御におけるフェールセーフ処理方法。