JPH0821295A

JPH0821295A - 内燃機関の制御装置

Info

Publication number: JPH0821295A
Application number: JP21945594A
Authority: JP
Inventors: Tomoya Abe; 智也阿部; Osamu Suzuki; 修鈴木; Hiromitsu Yuhara; 博光湯原; Kazuya Iwamoto; 和也岩本
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1994-05-06
Filing date: 1994-08-22
Publication date: 1996-01-23

Abstract

(57)【要約】【目的】吸気弁及び／又は排気弁の弁作動状態を変更
可能な内燃機関における実際の弁作動状態の判定を、安
価にしかもレイアウト上の問題も発生させることなく行
う。【構成】機関が低速バルブタイミングを選択すべき運
転領域にあるときは、検出したイオン電流波形が予め記
憶した低速バルブタイミング時の波形に一致するか否か
を判別し（ステップＳ２，３）、一致しないとき故障と
判定する。機関が高速バルブタイミングを選択すべき運
転領域にあるときも同様である（ステップＳ２，５）。
故障と判定したときは、フューエルカット機関回転数を
低下させる、空燃比を理論空燃比をする等のフェールセ
ーフ処理を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、弁作動状態切換機構等
の故障検出機能を有する内燃機関の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の吸気弁及び／又は排気弁の作
動状態（開弁期間、リフト量等）を機関運転状態に応じ
て切換える弁作動状態切換機構、機関の圧縮比を機関運
転状態に応じて切換える圧縮比切換機構及び機関運転状
態に応じて一部の気筒の燃焼を休止させる作動気筒数切
換機構は従来より知られている。

【０００３】また、弁作動状態切換機構を有する内燃機
関の燃焼室内の圧力を検出し、該検出した圧力に基づい
て弁作動状態を監視する、即ち弁作動状態切換機構が正
常に作動しているか否かを判定するようにした制御装置
が従来より知られている（特開平２−２２１６１５号公
報）。

【０００４】また、機関の燃焼室内の圧力を検出し、検
出した燃焼圧に基づいて異常燃焼を検出するようにした
制御装置も従来より知られており（特開平２ー２２３６
４８）、上記圧縮比切換機構や作動気筒数切換機構の故
障を、検出した燃焼圧に基づいて判定することも可能で
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の装置では、燃焼室内の圧力を検出する圧力センサが
高価であるため、全気筒に装着すると大幅なコスト上昇
を招くという問題がある。さらに、燃焼室に直接圧力セ
ンサを取り付ける必要があるため、このセンサや周辺部
品のレイアウトが制限されるという問題もある。

【０００６】本発明はこれらの問題を解決すべくなされ
たものであり、安価にしかもレイアウト上の問題も発生
させることなく故障検出を行うことができる内燃機関の
制御装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出
手段と、前記機関の気筒内で発生するイオン電流を検出
するイオン電流検出手段とを有する内燃機関の制御装置
において、前記検出したイオン電流値に基づいて前記機
関の故障を検出する故障検出手段を設けるようにしたも
のである。

【０００８】より具体的には、前記機関の吸気弁及び排
気弁の少なくとも一方の弁作動状態を変更する弁作動状
態切換手段を有する制御装置の場合は、前記故障検出手
段は、前記検出したイオン電流値に基づいて前記弁作動
状態切換手段の故障を検出し、前記機関の圧縮比を変更
する圧縮比変更手段を有する制御装置の場合は、前記故
障検出手段は、前記検出したイオン電流値に基づいて前
記圧縮比変更手段の故障を検出し、前記機関の少なくと
も一の気筒の燃焼を休止させる気筒休止手段を有する制
御装置の場合は、前記故障検出手段は、前記検出したイ
オン電流値に基づいて前記気筒休止手段の故障を検出す
るようにしたものである。

【０００９】また、前記故障検出手段は、故障検出回数
が所定値以上となったとき、警報を出力することが望ま
しい。

【００１０】また、前記故障検出手段は、前記弁作動状
態に応じたイオン電流波形を予め記憶する波形記憶手段
と、該記憶したイオン電流波形と前記検出したイオン電
流とを比較することにより、実際の弁作動状態を判定す
る弁作動状態判定手段とを有し、該弁作動状態判定手段
の判定結果に基づいて前記弁作動状態切換手段の故障を
判定することが望ましい。

【００１１】また、前記弁作動状態切換手段の故障と判
定されたときは、燃料供給停止機関回転数を通常より低
下させること及びより安定した燃焼状態が得られるよう
に燃焼に関する因子を変更することの少なくも一方を実
施する故障処理手段をさらに設けることが望ましい。

【００１２】

【作用】請求項１の制御装置によれば、機関の気筒内で
発生するイオン電流が検出され、検出したイオン電流値
に基づいて機関の故障が検出される。

【００１３】請求項５の制御装置によれば、故障検出回
数が所定値以上となったとき、警報が出力される。

【００１４】請求項７の制御装置によれば、実際の弁作
動状態の判定結果に基づいて弁作動状態切換手段の故障
が判定され、故障判定時は燃料供給停止機関回転数を低
下させること及び／又はより安定した燃焼状態が得られ
るように燃焼に関する因子を変更することが実施され
る。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【００１６】（第１実施例）図１は、本発明の第１実施
例に係る内燃機関（以下単に「エンジン」という）及び
その制御装置の全体構成図であり、このエンジンは排気
還流機構を装備し、かつ吸気弁及び排気弁の弁作動特性
（以下「バルブタイミング」という）を切換可能に構成
されている。

【００１７】同図においてエンジン１は、吸気弁及び排
気弁のバルブタイミングが、エンジンの高速回転領域に
適した高速バルブタイミングと、低速回転領域に適した
低速バルブタイミングとの２段階に切換可能なバルブタ
イミング切換機構４０を有する。なお、本実施例におけ
るバルブタイミング切換には、弁リフト量の切換も含む
ものとする。また、エンジン１の各気筒には、吸気弁及
び排気弁がそれぞれ１対ずつ設けられており、本実施例
では低速バルブタイミング選択時は一方の吸気弁のリフ
ト量をほぼ０としている。即ち、エンジン１の低速回転
領域では、一方の吸気弁を休止させ、他方の吸気弁のみ
作動させるようにしている。

【００１８】エンジン１の吸気管２の途中にはスロット
ル弁３が設けられている。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エンジ
ン制御用電子コントロールユニット（以下「ＥＣＵ」と
いう）５に供給する。

【００１９】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の吸気弁の少し上流側に各気筒毎
に１対ずつ（６ａ，６ｂ）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ＥＣＵ５
に電気的に接続されて当該ＥＣＵ５からの信号により燃
料噴射時期及び燃料噴射時間（開弁時間）が制御され
る。

【００２０】エンジン１の各気筒の点火プラグ１６は駆
動回路１７及びディストリビュータ１８を介してＥＣＵ
５に電気的に接続されており、ＥＣＵ５により点火時期
θＩＧが制御される。ディストリビュータ１８と点火プ
ラグ１６とを接続する接続線の途中には、点火時に点火
プラグ１６の電極間を流れるイオン電流を検出するイオ
ン電流センサ１９が設けられており、その検出信号はＥ
ＣＵ５に供給される。

【００２１】一方、スロットル弁３の直ぐ下流には吸気
管内絶対圧（ＰＢＡ）センサ７が設けられており、この
絶対圧センサ７により電気信号に変換された絶対圧信号
は前記ＥＣＵ５に供給される。また、その下流には吸気
温（ＴＡ)センサ８が取付けられており、吸気温ＴＡを
検出して対応する電気信号を出力してＥＣＵ５に供給す
る。

【００２２】エンジン１の本体に装着されたエンジン水
温（ＴＷ）センサ９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ＥＣＵ５に供給する。ＥＣＵ５には、エンジン１
の特定の気筒の所定クランク角度位置で信号パルス（以
下「ＣＹＬ信号パルス」という）を出力する気筒判別セ
ンサ（以下「ＣＹＬセンサ」という）１０、各気筒の吸
入行程開始時の上死点（ＴＤＣ）に関し所定クランク角
度前のクランク角度位置で（４気筒エンジンではクラン
ク角１８０°毎に）ＴＤＣ信号パルスを発生するＴＤＣ
センサ１１、及び前記ＴＤＣ信号パルスの周期より短い
一定クランク角周期で１パルス（以下「ＣＲＫ信号パル
ス」という）を発生するクランク角センサ１２が電気的
に接続されており、ＣＹＬ信号パルス、ＴＤＣ信号パル
ス及びＣＲＫ信号パルスがＥＣＵ２に送られる。これら
３つのセンサ１０，１１，１２の出力信号パルスは、燃
料噴射時期、点火時期等の各種タイミング制御及びエン
ジン回転数の検出に使用される。

【００２３】三元触媒１５はエンジン１の排気管１４に
配置されており、排気ガス中のＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ等の
成分の浄化を行う。排気ガス濃度検出器としての酸素濃
度センサ１３は排気管１４の三元触媒１５の上流側に装
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ＥＣＵ５に供給する。酸素濃
度センサ１３は、酸素濃度に比例した信号を出力するリ
ニア型のものである。

【００２４】また、前記バルブタイミング切換機構４０
は、バルブタイミングの切換制御を行うための電磁弁を
有しており、該電磁弁はＥＣＵ５に接続され、その開閉
動作がＥＣＵ５により制御される。該電磁弁は、バルブ
タイミング切換機構４０の油圧を高／低に切換えるもの
であり、該油圧の高／低に対応してバルブタイミングが
高速バルブタイミングと低速バルブタイミングに切換え
られる。

【００２５】次に、排気還流機構２０について説明す
る。

【００２６】この機構２０の排気還流路２１は、一端２
１ａが排気管１３の三元触媒１４上流側に、他端21ｂが
吸気管２のスロットル弁３下流側に夫々連通している。
この排気還流路２１の途中には排気還流量を制御する排
気還流弁２２及び容積室２１Ｃが介設されている。そし
て、この排気還流弁２２はソレノイド２２ａを有する電
磁弁であり、ソレノイド２２ａはＥＣＵ５に接続され、
その弁開度がＥＣＵ５からの制御信号によってリニアに
変化させることができるように構成されている。排気還
流弁２２には、その弁開度を検出するリフトセンサ２３
が設けられており、その検出信号はＥＣＵ５に供給され
る。

【００２７】ＥＣＵ５は上述の各種センサからのエンジ
ンパラメータ信号等に基づいてエンジン運転状態を判別
し、吸気管内絶対圧ＰＢＡとエンジン回転数ＮＥとに応
じて設定される排気還流弁２２の弁開度指令値ＬＣＭＤ
とリフトセンサ２３によって検出された排気還流弁２２
の実弁開度値ＬＡＣＴとの偏差を零にするようにソレノ
イド２２ａに制御信号を供給する。

【００２８】ＥＣＵ５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「ＣＰＵ」とい
う）５ｂ、ＣＰＵ５ｂ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、前記燃料噴射
弁６に駆動信号を供給する出力回路５ｄ等から構成され
る。

【００２９】ＣＰＵ５ｂは上述の各種エンジンパラメー
タ信号に基づいて、酸素濃度センサ１３による理論空燃
比へのフィ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し、エン
ジン運転状態に応じて次式（１）及び（２）により、燃
料噴射弁６の燃料噴射時間Ｔｏｕｔ及び点火プラグ１６
の点火時期θＩＧを演算する。

【００３０】Ｔｏｕｔ＝ＴＩ×ＫＯ２×Ｋ１＋Ｋ２ …（１） θＩＧ＝θＩＧＭＡＰ＋θＩＧＣＲ …（２）ここで、ＴＩ及びθＩＧＭＡＰは、エンジン回転数ＮＥ
及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて設定される基本噴射
時間及び基本点火時期であり、予め記憶手段５ｃに記憶
されたＴＩマップ及びθＩＧマップから読み出される。
本実施例では、これらのマップは排気還流実行時（排気
還流弁２２の開弁時）に使用するＥＧＲオン用のマップ
と停止時（排気還流弁閉弁時）に使用するＥＧＲオフ用
のマップとが設けられている。更に選択されるバルブタ
イミングに対応して、ＥＧＲオン及びＥＧＲオフのそれ
ぞれについて高速バルブタイミング用のマップと低速バ
ルブタイミング用のマップとが設けられている。したが
って、ＴＩマップ及びθＩＧマップは、それぞれ４種類
ずつ設けられている。

【００３１】ＫＯ２は、空燃比フィードバック制御中は
酸素濃度センサ１３の出力に基づいて設定される空燃比
補正係数であり、フィードバック制御を行わないとき
（オープンループ制御時）には所定値に設定される。

【００３２】また、Ｋ１，Ｋ２及びθＩＧＣＲは各種エ
ンジン運転パラメータ信号に応じて算出される他の補正
係数又は補正変数である。

【００３３】ＣＰＵ５ｂは、更にエンジン運転状態に応
じた前記排気還流機構２０の排気還流弁２２の弁開度制
御、バルブタイミング切換制御及びバルブタイミング切
換機構４０の故障診断を行う。

【００３４】ＣＰＵ５ｂは上述のようにして算出、決定
した結果に基づいて、燃料噴射弁６、点火プラグ１６、
排気還流弁２２及びバルブタイミング切換機構４０の電
磁弁を駆動する信号を、出力回路５ｄを介して出力す
る。

【００３５】尚、本実施例においては、ＥＣＵ５は弁作
動状態判定手段、故障判定手段及び故障処理手段を構成
する。

【００３６】図２はエンジン１の要部断面を示す図であ
る。同図において、エンジン１は、ピストン５３と、該
ピストン５３が嵌合された４個のシリンダ５４を並設し
てなるシリンダブロック５５と、該シリンダブロック５
５の上方に結合されたシリンダヘッド５６とを備えてい
る。また、シリンダヘッド５６は、前記ピストン５３の
上方に対応する部分に１対の吸気口５７ａ，５７ｂ及び
１対の排気口５８ａ，５８ｂが夫々形成され、さらに吸
気口５７ａ，５７ｂはシリンダヘッド６の一方の側面に
開口する吸気ポート（図示せず）に連なり、排気口５８
ａ，５８ｂはシリンダヘッド５６の他方の側面に開口す
る排気ポート（図示せず）に連なっている。

【００３７】シリンダヘッド５６に固着された弁ガイド
６０，６１には１対の吸気弁６２ａ，６２ｂ及び排気弁
６３ａ，６３ｂが挿通され、吸気口５７ａ，５７ｂ及び
排気口５８ａ，５８ｂが開閉可能に構成されている。そ
して、ピストン５３の上方と吸気口５７及び排気口５８
とで囲繞された部分により燃焼室６４が形成されてい
る。

【００３８】以下の説明において、吸気側の動弁機構と
排気側の動弁機構とは構成がほぼ同一であるので、まず
吸気側についてのみその構成を説明し、排気側について
は異なる点のみ説明する。

【００３９】すなわち、図２において、前記吸気弁６２
ａ，６２ｂの鍔部６５ａ，６５ｂとシリンダヘッド５６
との間には弁ばね６６ａ，６６ｂが縮設されており、該
弁ばね６６ａ，６６ｂにより吸気弁６２ａ，６２ｂは図
中上方（閉弁方向）に向けて弾発付勢される。

【００４０】一方、シリンダヘッド５６の上方には、１
対の低速用カム６７ａ，６７ｂと高速用カム６８とが嵌
合されたカム軸６９が回転自在に配設されている。該カ
ム軸６９は、タイミングベルト（図示せず）を介してク
ランク軸（図示せず）に連結されている。

【００４１】前記カム６７ａ，６７ｂ，６８と吸気弁６
２ａ，６２ｂとの間には動弁機構７０が介装されてい
る。

【００４２】図３は、吸気側動弁機構の詳細図（図２の
（Ａ−Ａ）矢視図）であって、カム軸６９には前述した
ように高速用カム６８と１対の低速用カム６７ａ，６７
ｂとが前記カム軸６９と一体的に外嵌されている。ま
た、ロッカ軸８２が前記カム軸６９と平行に配設される
と共に、１対の駆動ロッカアーム８３ａ，８３ｂと、自
由ロッカアーム８４とが前記ロッカ軸８２に枢支されて
いる。そして、前記カム６７ａ，６７ｂ，６８は、ロッ
カアーム８３ａ，８３ｂ，８４と当接可能とされ、前記
カム６７ａ，６７ｂ，６８の回転駆動により排気弁６３
ａ，６３ｂの開閉動作を制御する。ここで、低速用カム
６７ａ，６７ｂのうち一方のカム６７ｂのカムプロフィ
ールは、他方のカム６７ａのカムプロフィールと異な
り、吸気弁６３ｂのリフト量がほぼ０となるように構成
されている。

【００４３】しかして、上記動弁機構は、バルブタイミ
ングを切換えるための連結切換機構を有している。

【００４４】具体的には、図４に示すように、連結切換
機構８５は、第１の駆動ロッカアーム８３ａと自由ロッ
カアーム８４とを連結可能とする第１の切換ピン８６
と、自由ロッカアーム８４と第２の駆動ロッカアーム８
３ｂとを連結可能とする第２の切換ピン８７と、第１及
び第２の切換ピン８６，８７の移動を規制する規制ピン
８８と、これらピン８６〜８８を連結解除側に弾発付勢
する戻しばね８９とを備えている。

【００４５】第１の駆動ロッカアーム８３ａには、自由
ロッカアーム８４側が開放状態とされた有底形状の第１
のガイド穴９０がロッカ軸８２と平行に穿設されてお
り、この第１のガイド穴９０に第１の切換ピン８６が摺
動可能に嵌合され、第１の切換ピン８５の一端側と第１
のガイド穴９０の閉塞端との間に油圧室９１が画成され
ている。さらに、第１の駆動ロッカアーム８３ａには油
圧室９１に連通する通路９２が貫設され、かつロッカ軸
８２には給油路９３が設けられている。該給油路９３は
第１の駆動ロッカアーム８３ａの揺動状態に拘らず通路
９２を介して油圧室９１に常時連通する。

【００４６】自由ロッカアーム８４は、第１のガイド穴
９０と対向状にガイド孔９４が前記自由ロッカアーム８
４の両側面間に亘って貫設されており、一端が第１の切
換ピン８６に当接可能とされた第２の切換ピン８７が前
記ガイド孔９４に摺動可能に嵌合されている。

【００４７】第２の駆動ロッカアーム８３ｂは、第２の
ガイド穴９５が、前記ガイド孔９４と対向する位置に前
記ロッカ軸８２と平行に貫設されており、第２の切換ピ
ン８７の他端に当接する円盤状の規制ピン８８が第２ガ
イド穴９５に摺動可能に嵌合されている。さらに第２の
ガイド穴９５の他端には案内筒９６が嵌合されており、
この案内筒９６内に摺動可能に嵌合する軸部９７が規制
ピン９８に突設されている。また、戻しばね８９は案内
筒９６及び規制ピン８８間に縮設されており、この戻し
ばね８９により各ピン８６〜８８が油圧室９１（連結解
除）側に弾発付勢される。

【００４８】このように構成された連結切換機構８５に
おいては、油圧室９１の油圧が高くなることにより、第
１の切換ピン８６がガイド孔９４側（図中、右方）に摺
動するとともに第２の切換ピン８７が第２のガイド穴９
５側（図中、右方）に摺動して、各ロッカアーム８３
ａ，８３ｂ，８４が連結される。また、油圧室９１の油
圧が低くなると戻しばね８９の油圧室９１側（図中、左
方）への弾発付勢力により、第１の切換ピン８６は一端
が第１のガイド穴９０の側部に当接すると共に、第２の
切換ピン８７はガイド孔９４内に収まり、各ロッカアー
ム８３ａ，８３ｂ，８４の連結状態が解除される。

【００４９】また、前記ロッカ軸８２内の給油路９３
は、切換弁７２を介してオイルポンプ７４に接続されて
おり、該切換弁７２の切換作動により給油路９３内の油
圧、従って前記連結切換機構８５の油圧室９１内の油圧
が高／低に切換えられる。この切換弁７２は電磁弁７１
に接続されており、該切換弁７２の切換作動は、ＥＣＵ
５により電磁弁７１を介して制御される。

【００５０】上述のように構成されたエンジン１の吸気
側動弁機構は以下のように作動する。

【００５１】ＥＣＵ５から電磁弁７１に対して開弁指令
信号が出力されると、該電磁弁７１が開弁作動し、切換
弁７２が開弁作動して給油路９３の油圧が上昇する。そ
の結果、連結切換機構８５が作動して各ロッカアーム８
３ａ，８３ｂ，８４が連結状態となり、高速用カム６８
によって、各ロッカアーム８３ａ，８３ｂ，８４が一体
的に作動し（図３はこの状態を示している）、一対の吸
気弁６２ａ，６２ｂ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。

【００５２】一方、ＥＣＵ５から電磁弁７１に対して閉
弁指令信号が出力されると、電磁弁７１、切換弁７２が
閉弁作動し、給油路９３の油圧が低下する。その結果、
連結切換機構が上述と逆に作動して、各ロッカアーム８
３ａ，８３ｂ，８４の連結状態が解除され（図４はこの
状態を示している）、低速用カム６７ａ，６７ｂによっ
て夫々対応するロッカアーム８３ａ，８３ｂが作動し、
一方の吸気弁６２ａ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し、他方の吸気弁６
２ｂはほぼ休止状態となる。このようにして、低速バル
ブタイミング選択時は、一弁休止として気筒内にスワー
ルを発生させ、理論空燃比よりリーン側の空燃比でも良
好な燃焼が得られるようにしている。なお、ほぼ休止状
態というのは、燃料が吸気弁６７ｂ近傍に溜まるのを防
止すべくわずかなリフト量で作動している状態をいう。

【００５３】また排気側動弁機構においては、一対の低
速用カムのカムプロフィールは同一形状とされており、
低速バルブタイミング選択時は、一対の排気弁６３ａ，
６３ｂ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。その他の点は吸気弁側動弁
機構と同様である。

【００５４】図５は、点火プラグ１６の駆動回路１７及
びイオン電流センサ１９の構成を示す図である。

【００５５】同図において、電源電圧ＶＢが供給される
電源端子Ｔ１は一次側コイル１７２ａと２次側コイル１
７２ｂとから成る点火コイル１７２に接続されている。
一次側コイル１７２ａと２次側コイル１７２ｂとは互い
にその一端で接続され、一次側コイル１７２ａの他端は
トランジスタ１７３のコレクタに接続され、トランジス
タ１７３のベースはＥＣＵ５に接続され、そのエミッタ
は接地されている。トランジスタ１７２のベースには、
ＥＣＵ５より点火指令信号Ａが供給される。また、２次
側コイル１７２ｂの他端は、ダイオード１７４を介して
点火プラグ１６の中心電極１６ａに接続されており、点
火プラグ１６の接地電極１６ｂは接地されている。

【００５６】また、点火プラグ１６の中心電極１６ａは
ダイオード１９１、抵抗１９２及び電源回路１９３を介
して接地されており、抵抗１９２の両端の電圧を検出す
る電圧センサ１９４が接続されている。電源回路１９３
はＥＣＵ５に接続されており、エンジンの各サイクルに
おける点火時期近傍において所定の電圧を点火プラグ１
６の中心電極１６ａに印加する。ダイオード１９１、電
源回路１９３、抵抗１９２及び電圧センサ１９４は点火
プラグ１６の電極間を流れるイオン電流を検出するイオ
ン電流センサ１９を構成し、電圧センサ１９４の検出信
号はＥＣＵ５に供給される。

【００５７】ＥＣＵ５からの指令によって点火プラグ１
６がエンジンの燃焼室内の混合気を着火させたとき、そ
の燃焼状態が正常であれば混合気が充分にイオン化する
ため、点火プラグ１６の中心電極１６ａと接地電極１６
ｂ間に電源回路１９３から大きなイオン電流が流れ、電
圧センサ１９４で検出される抵抗１９２の両端間の電圧
は大きくなる。一方、失火等によって燃焼状態が不良で
あれば混合気が充分にイオン化しないため、点火プラグ
１６の中心電極１６ａと接地電極１６ｂ間に流れるイオ
ン電流は小さくなり、電圧センサ１９４で検出される電
圧は小さくなる。電圧センサ１９４で検出される電圧値
は点火時期近傍の複数のクランク角に対応して複数回検
出される。このようにして、混合気の燃焼状態の良否に
応じて変化するイオン電流が、電圧センサ１９４によっ
て各サイクル毎に検出され、この検出電流値に基づいて
バルブタイミング切換機構４０の故障が判定される。

【００５８】図６は、クランク角度に対する筒内圧Ｐｃ
ｙｌ及びイオン電流ＩＣの推移を示す図であり、この図
において破線は低速バルブタイミングでの作動時に対応
し、実線は高速バルブタイミングでの作動時に対応す
る。

【００５９】この図から明らかなように、バルブタイミ
ングによってイオン電流ＩＣの波形が異なるので、予め
この波形を記憶しておき、検出したイオン電流と比較す
ることにより、実際のバルブタイミングが高速又は低速
のいずれであるかを判定することができる。

【００６０】図７は、この判定を行うとともに、バルブ
タイミング切換機構が誤作動しているときのフェールセ
ーフ動作を行う処理の手順を示すフローチャートであ
る。

【００６１】ステップＳ１では、エンジン１の運転状
態、具体的にはエンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧
ＰＢＡを読み込む。次いで、ＮＥ値及びＰＢＡ値に応じ
て、エンジン１が低速バルブタイミングを選択すべき運
転領域（低速バルブタイミング領域）にあるか否かを判
別し（ステップＳ２）、低速バルブタイミング領域にあ
るときは、イオン電流波形が低速バルブタイミング時の
波形（図６の実線）と一致するか否かを判別する（ステ
ップＳ３）。

【００６２】この判別は例えば、点火時期の近傍にいて
特定クランク角度（例えばＢＴＤＣ５０°，４５°，４
０°，…、ＴＤＣ，…、ＡＴＤＣ４０°，４５°，５０
°の各ポイント）のイオン電流値（図６の波形データ）
を予めメモリに記憶しておき、前記特定クランク角度に
おける実際の検出電流値と対応する記憶値とを比較する
ことにより行う。即ち、記憶値を中心とした所定範囲内
に検出電流値が入っていれば、波形が一致すると判定
し、そうでなければ一致しないと判定する。

【００６３】ステップＳ３で、電流波形が一致すれば、
バルブタイミング切換機構は正常に動作していると判定
し、直ちに本処理を終了する。

【００６４】一方、電流波形が一致しないときは、エン
ジン１が低速バルブタイミング領域にあるにもかかわら
ず、高速バルブタイミングで作動（誤作動）していると
判定し、エンジン１の制御条件を高速ブルブタイミング
用のものに固定する（ステップＳ４）。そして警告表示
又は警告音の出力を行って（ステップＳ７）、本処理を
終了する。

【００６５】このような誤作動状態では、エンジンの燃
焼状態が悪化するので、ステップＳ４では空燃比を理論
空燃比に持換えたり、点火時期を進角させる等のフェー
ルセーフ処理を行うようにしている。

【００６６】一方、エンジン１が高速バルブタイミング
を選択すべき運転領域（高速バルブタイミング領域）に
あるときは、ステップＳ２からステップＳ５に進み、イ
オン電流波形が高速バルブタイミング時の波形（図６の
破線）と一致するか否かを判別する。

【００６７】その結果、一致すれば正常と判定して直ち
に本処理を終了する一方、一致しなければ、エンジン１
が高速バルブタイミング領域にあるにもかかわらず、低
速バルブタイミングで作動していると判定し、エンジン
１の制御条件を低速バルブタイミング用のものに固定す
る（ステップＳ６）。具体的には例えばフュエルカット
（燃料供給停止）する上限エンジン回転数を低下させる
等のフェールセーフ処理を行う。低速バルブタイミング
での動作時は例えば、１弁作動１弁休止であるので、高
回転運転に適さないからである。

【００６８】以上のように本実施例によれば、イオン電
流センサ１９の検出値に基づいてバルブタイミング切換
機構４０が正常に動作しているか否かを判定できるの
で、安価でかつレイアウトの自由度の大きい構成で弁作
動状態のチェックが可能となる。

【００６９】また、バルブタイミング切換機構４０の故
障検出時は、フュエルカットエンジン回転数を下げる、
空燃比を理論空燃比に変更する等のフェールセーフ処理
を行うようにしたので、低速バルブタイミング選択時の
み作動する弁駆動系の限界回転数を低く設定でき、過剰
品質を防止することができる。また、故障によって生じ
る運転性や排気ガス特性の悪化を最小限にとどめること
ができる。

【００７０】（第２実施例）本実施例は、前述した第１
実施例におけるバルブタイミング切換機構４０を作動気
筒数切換機構に代えたものである。具体的には、図３に
おいて低速用カム６７ａのカムプロフィールを、カム６
７ｂのカムプロフィールと同様（排気弁側も同様）とす
ることにより、作動気筒数切換機構とする。また、高速
用カム６８のカムプロフィールは、適宜より適切なもの
に変更されている。さらに、このようなカムプロフィー
ルの変更は、４気筒のうちの例えば２気筒についてのみ
行う。

【００７１】以上の点以外の構成は、第１実施例と同一
である。

【００７２】このような構成とすることにより、各ロッ
カアーム８３ａ，８３ｂ，８４の連結状態においては、
カム６８により、吸気弁６２ａ，６２ｂが作動する一
方、各ロッカアーム８３ａ，８３ｂ，８４の非連結状態
においては、吸気弁６２ａ，６２ｂがともに非作動状態
となり、４気筒のうちの一部の気筒（本実施例では２気
筒）の作動／休止を切り換えることができる。なお、以
下の説明では、気筒休止状態を「モータリング」とい
う。

【００７３】図８は、図６と同様にクランク角度に対す
る筒内圧Ｐｃｙｌ及びイオン電流ＩＣの推移を示す図で
あり、この図において実線は通常作動時に対応し、破線
はモータリング時に対応する。

【００７４】この図から明らかなように、通常作動時と
モータリング時とではイオン電流ＩＣの波形が異なる、
即ちモータリング時はイオン電流ＩＣが発生しないの
で、検出したイオン電流ＩＣにより、実際の気筒作動状
態を判定することができる。

【００７５】図９は、この判定を行うとともに、作動気
筒数切換機構の誤作動を検出する処理のフローチャート
である。本処理は、例えばクランク軸の１８０°回転毎
に実行される。

【００７６】先ずステップＳ１１では、誤作動状態の検
出回数を計測するカウンタｎの初期化が完了したとき
「１」に設定されるフラグＦＢが「１」か否かを判別
し、ＦＢ＝１のときは直ちにステップＳ１３に進む一
方、ＦＢ＝０のときはカウンタｎを「０」として初期化
を行うとともにフラグＦＢを「１」とする。

【００７７】ステップＳ１３では、エンジン１の運転状
態、具体的にはエンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧
ＰＢＡを読み込む。

【００７８】次いで、ＮＥ値及びＰＢＡ値に応じてエン
ジン１が一部の気筒を休止すべき運転領域（モータリン
グ領域）にあるか否かを判別し（ステップＳ１４）、モ
ータリング領域にあるときには、今回の対象気筒が休止
気筒か否かを判別する（ステップＳ１５）。

【００７９】今回の対象気筒が休止気筒のときは、ステ
ップＳ１６に進み、休止気筒であることを「１」で示す
フラグＦＡを「１」に設定し、さらにイオン電流波形が
モータリング時の波形（図８の破線）か否かを判別する
（ステップＳ１７）。この判別は、前述した図７のステ
ップＳ３と同様に行ってもよいが、モータリング時と通
常作動時の波形は全く異なるので、例えばイオン電流値
（絶対値）が所定値以下か否かによって行うようにして
もよい。

【００８０】ステップＳ１７で、モータリング波形であ
れば、正常であるので直ちに本処理を終了する一方、モ
ータリング波形でなければ、異常が発生していると判定
してカウンタｎを「１」だけインクリメントし（ステッ
プＳ２０）、カウンタｎのカウント値が所定値Ｋ以上か
否かを判別する（ステップＳ２１）。その結果、ｎ＜Ｋ
であれば直ちに本処理を終了し、ｎ≧Ｋが成立するとき
はアラーム（警告音又は警告表示）を出力して（ステッ
プＳ２２）、本処理を終了する。

【００８１】一方、ステップＳ１４又はＳ１５の答が否
定（ＮＯ）のとき、即ちエンジンが気筒休止領域にない
とき、又は気筒休止領域にあって今回の対象気筒が休止
気筒でないときは、ステップＳ１８に進み、フラグＦＡ
を「０」とし、次いでイオン電流波形がモータリング時
の波形か否かを判別する（ステップＳ１９）。そしてモ
ータリング時の波形でない、即ち通常燃焼時の波形であ
るときは、正常であるので直ちに本処理を終了する。ま
た、ステップＳ１９の判別結果がモータリング時の波形
であるときは、異常が発生していると判定し、前記ステ
ップＳ２０に進む。

【００８２】以上のように本処理によれば、検出したイ
オン電流波形により気筒休止／通常作動の切換が正常に
行われているか否かが判定されるので、筒内圧センサを
設ける必要がなく、安価でかつレイアウトの自由度の大
きい構成で気筒作動状態のチェックが可能となる。また
異常検出回数が所定値Ｋを越えるとアラームが出力され
るので、運転者が適切な対応をとることができる。

【００８３】（第３実施例）本実施例は、前述した第１
実施例においてバルブタイミング切換機構４０を削除し
て吸排気弁を１種類のカムで駆動するように構成すると
ともに図１０〜１２に示す圧縮比（ε）切換機構４１を
採用したものである。

【００８４】図１０は、エンジン１のクランク軸とピス
トンとを連結するコンロッド１００の小端部１０１近傍
の断面図、図１１は小端部１０１とピストン５３（図
２）とを接続するピストンピン１０２の斜視図、図１２
は図１０（ａ）の（Ｃ−Ｃ）矢視図であってスプール弁
１０８の近傍の構造を示す図である。

【００８５】ピストンピン１０２は、図１１に示すよう
に、コンロッド小端部１０１の孔１０３に嵌入される大
径部１０２ａと、ピストンピンボス（図示せず）に嵌入
される小径部１０２ｂとから成り、溝１０２ｃが設けら
れている。この溝１０２ｃには、後述するロックピン１
０４又は１０５が挿入される。また、大径部１０２ａの
中心Ｐと小径部１０２ｂの中心Ｑはオフセットされてい
る。

【００８６】圧縮比切換機構４１は、このピストンピン
１０２と、コンロッド１００に設けられた油路１０６，
１０７及び１０９と、油路１０６と１０７とを切換える
スプール弁１０８と、スプール弁１０８の位置を移動さ
せるための非接触アクチュエータ１１０と、ピストンピ
ン１０２の溝１０２ｃに挿入されるロックピン１０４，
１０５とを主な構成要素とする。

【００８７】油路１０６（以下「低ε側油路」という）
は、図１０（ａ）に示すように、低圧縮比が選択される
とき油路１０９から作動油が供給され、該作動油が低ε
側ロックピン１０５を押し上げるとともに、高ε側ロッ
クピン１０４を押し下げるように構成されている。

【００８８】また油路１０７（以下「高ε側油路」とい
う）は、図１０（ｂ）〜（ｅ）に示すように、高圧縮比
が選択されるとき、油路１０９から作動油が供給され、
該作動油が低ε側ロックピン１０５を押し下げるととも
に、高ε側ロックピン１０４を押し上げるように構成さ
れている。

【００８９】なお、図１０では説明の都合上、異なる断
面を１つの図に表しているため、低ε側油路１０６と高
ε側油路１０７とが一部重複しているようにみえるが、
実際は図１２に示すように全く別個の油路である。

【００９０】非接触アクチュエータ１１０は、図１２に
示すようにスプール弁１０８の左右両側に、ピストンが
下死点に達したとき図示した位置関係となるように設け
られており、オイルジェットを噴射してスプール弁１０
８を、高ε側位置（図示の位置）と低ε側位置とに切換
えるように構成されている。図示の状態で右側のアクチ
ュエータ１１０からオイルジェットを噴射することによ
り、スプール弁１０８は左方向へ移動し、油路１０９は
低ε側油路１０６に連通する。

【００９１】次に圧縮比切換機構４１の動作を説明す
る。

【００９２】図１０（ａ）は、低ε側ロックピン１０５
がピストンピン１０２の溝１０２ｃに挿入されロックし
た低圧縮比状態を示しており、このときは低ε側油路１
０６のみに作動油が供給されている。また、この状態で
はピストンピン小径部１０２ｂの中心Ｑは、大径部１０
２ａの中心Ｐの下側に位置している。

【００９３】次に、スプール弁１０８が高ε側位置に切
換えられていると、高ε側油路１０７に作動油が供給さ
れ、低ε側ロックピン１０５が下方に移動して、ピスト
ンピン１０２は回転可能な状態となる（同図（ｂ））。
このとき、高ε側ロックピン１０４は、作動油によって
押し上げられ、ピストンピン大径部１０２ａに当接した
状態となる。

【００９４】エンジンの回転により、ピストンピン１０
２は同図（ｃ）、（ｄ）に示すように回転し、同図
（ｅ）の位置まで回転すると、高ε側ロックピン１０４
がピストンピンの溝１０２ｃに挿入され、ピストンピン
１０２がロックされて高圧縮比状態となる。このとき、
小径部１０２ｂの中心Ｑは、大径部１０２ａの中心Ｐの
上側に位置している。

【００９５】この状態から、スプール弁１０８が低ε側
位置に切換えられると、上記同様にして低圧縮比状態へ
移行する。

【００９６】図１３は、図６と同様にクランク角度に対
する筒内圧Ｐｃｙｌ及びイオン電流ＩＣの推移を示す図
であり、この図において実線は高圧縮比状態に対応し、
破線は低圧縮比状態に対応する。

【００９７】この図から明らかなように、高圧縮比状態
と低圧縮比状態とでは、イオン電流ＩＣの波形が異なる
ので、検出したイオン電流ＩＣにより、実際の圧縮比が
高／低いずれの状態にあるかを判定することができる。

【００９８】図１４は、この判定を行うとともに、圧縮
比切換機構４１の誤作動を検出する処理のフローチャー
トである。本処理は、例えば例えばクランク軸の１８０
°回転毎に実行される。

【００９９】ステップＳ３１〜Ｓ３３は前述した図９の
ステップＳ１１〜Ｓ１３の処理と同一の処理である。

【０１００】ステップＳ３４では、検出したエンジン回
転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じてエンジン１
が低ε（圧縮比）状態とすべき運転領域（低ε領域）に
あるか否かを判別し、低ε領域にあるときは、低ε領域
であることを「１」で示すフラグＦＣを「１」に設定す
る（ステップＳ３５）。次いで、イオン電流波形が低ε
状態の波形か否かを判別する（ステップＳ３６）。この
判別は、第１実施例と同様に行う。

【０１０１】ステップＳ３６で、低ε状態の波形であれ
ば、正常であるので直ちに本処理を終了する一方、低ε
状態の波形でなければ、異常が発生していると判定して
ステップＳ３９〜Ｓ４１を実行する。ステップＳ３９〜
Ｓ４１の処理は、図９のステップＳ２０〜Ｓ２２の処理
と同一である。

【０１０２】一方、ステップＳ３４で低ε領域でないと
きは、フラグＦＣを「０」とし（ステップＳ３７）、イ
オン電流波形が高ε状態の波形か否かを判別する（ステ
ップＳ３８）。そして、高ε状態の波形であるときは、
正常であるので直ちに本処理を終了する。また、ステッ
プＳ３８の判別結果が否定（ＮＯ）のときは、異常が発
生していると判定して前記ステップＳ３９に進む。

【０１０３】以上のように本処理によれば、検出したイ
オン電流波形により、圧縮比の切換が正常に行われてい
るか否かが判定されるので、筒内圧センサを設ける必要
がなく、安価でかつレイアウトの自由度の大きい構成で
圧縮比切換機構のチェックが可能となる。また、異常検
出回数が所定値Ｋを越えるとアラームが出力されるので
運転者が適切な対応をとることができる。

【０１０４】

【発明の効果】以上詳述したように請求項１の制御装置
によれば、機関の気筒内で発生するイオン電流が検出さ
れ、検出したイオン電流値に基づいて機関の故障が検出
されるので、安価でかつレイアウトの自由度の大きい構
成で機関の故障検出が可能となる。

【０１０５】また、請求項５の制御装置によれば、故障
検出回数が所定値以上となったとき、警報が出力される
ので、運転者が適切な措置をとることができる。

【０１０６】また、請求項７の制御装置によれば、実際
の弁作動状態の判定結果に基づいて、弁作動状態切換手
段の故障が判定され、故障判定時は燃料供給停止機関回
転数を低下させること及び／又はより安定した燃焼状態
が得られるように燃焼に関する因子を変更することが実
施されるので、低速側弁作動状態の選択時のみ作動する
弁駆動系の限界回転数を低く設定でき、過剰品質を防止
することができると共に、故障によって生じる運転性や
排気ガス特性の悪化を最小限にとどめることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る内燃エンジン及びその
制御装置の構成を示す図である。

【図２】内燃エンジンの要部断面図である。

【図３】図２の（Ａ−Ａ）矢視図である。

【図４】図３の（Ｂ−Ｂ）矢視図である。

【図５】点火プラグ駆動回路及びイオン電流センサの構
成を示す図である。

【図６】筒内圧力（Ｐｃｙｌ）及びイオン電流値の推移
を示す図である。

【図７】実際のバルブタイミングを判定し、故障時はフ
ェールセーフ動作を行う処理の手順を示すフローチャー
トである。

【図８】筒内圧力（Ｐｃｙｌ）及びイオン電流値の推移
を示す図である。

【図９】気筒作動／休止の判定及び異常検出を行う処理
のフローチャートである。

【図１０】圧縮比切換機構を説明するための図である。

【図１１】ピストンピンの斜視図である。

【図１２】圧縮比切換機構のスプール弁の構造を示す断
面図である。

【図１３】筒内圧力（Ｐｃｙｌ）及びイオン電流値の推
移を示す図である。

【図１４】圧縮比の判定及び異常検出を行う処理のフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

１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７吸気管内絶対圧センサ１１ＴＤＣセンサ１２クランク角センサ１６点火プラグ１９イオン電流センサ４０バルブタイミング切換機構４１圧縮比切換機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ０２Ｄ 15/00 Ｚ 17/00 Ｚ 41/22 ３０１ＭＦ０２Ｐ 17/12 (72)発明者岩本和也埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の運転状態を検出する運転状態
検出手段と、前記機関の気筒内で発生するイオン電流を
検出するイオン電流検出手段とを有する内燃機関の制御
装置において、前記検出したイオン電流値に基づいて前記機関の故障を
検出する故障検出手段を設けたことを特徴とする内燃機
関の制御装置。
【請求項２】前記機関の吸気弁及び排気弁の少なくと
も一方の弁作動状態を変更する弁作動状態切換手段を有
し、前記故障検出手段は、前記検出したイオン電流値に
基づいて前記弁作動状態切換手段の故障を検出すること
を特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】前記機関の圧縮比を変更する圧縮比変更
手段を有し、前記故障検出手段は、前記検出したイオン
電流値に基づいて前記圧縮比変更手段の故障を検出する
ことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】前記機関の少なくとも一の気筒の燃焼を
休止させる気筒休止手段を有し、前記故障検出手段は、
前記検出したイオン電流値に基づいて前記気筒休止手段
の故障を検出することを特徴とする請求項１記載の内燃
機関の制御装置。
【請求項５】前記故障検出手段は、故障検出回数が所
定値以上となったとき、警報を出力することを特徴とす
る請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関の制御装
置。
【請求項６】前記故障検出手段は、前記弁作動状態に
応じたイオン電流波形を予め記憶する波形記憶手段と、
該記憶したイオン電流波形と前記検出したイオン電流と
を比較することにより、実際の弁作動状態を判定する弁
作動状態判定手段とを有し、該弁作動状態判定手段の判
定結果に基づいて前記弁作動状態切換手段の故障を判定
することを特徴とする請求項２記載の内燃機関の制御装
置。
【請求項７】前記弁作動状態切換手段の故障と判定さ
れたときは、燃料供給停止機関回転数を通常より低下さ
せること及びより安定した燃焼状態が得られるように燃
焼に関する因子を変更することの少なくも一方を実施す
る故障処理手段をさらに設けたことを特徴とする請求項
６記載の内燃機関の制御装置。