WO2015060036A1 - 内燃機関の制御装置及び制御方法 - Google Patents

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control
sub
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compression ratio
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祐也 篠▲崎▼
岡本　直樹
章 清村
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日立オートモティブシステムズ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a control device and control method for an internal combustion engine, and more particularly to a technique for suppressing interference between two control objects.
  • Patent Document 1 discloses an internal combustion engine that includes a variable valve mechanism that changes the closing timing of an intake valve and a compression ratio variable mechanism that changes a compression ratio by changing the top dead center position of a piston.
  • the variable valve ratio mechanism maintains the compression ratio at a high compression ratio equivalent to idling, and the variable valve mechanism sets the closing timing of the intake valve at a time away from the bottom dead center at the initial stage of cranking.
  • a control device is disclosed that closes the closing timing of the intake valve to the bottom dead center after cranking is started.
  • the internal combustion engine includes, for example, a compression ratio variable mechanism that changes the compression ratio by changing the top dead center position of the piston, and a variable valve mechanism that changes the valve timing of the engine valve, a control device that controls them
  • a process of limiting the indicated value (target value) of the control amount of the other mechanism according to the control amount of the other mechanism is performed in order to avoid interference between the piston and the engine valve.
  • a control device is constituted by a main control device that outputs an instruction value and a sub-control device that performs control according to the instruction value, and the output of the instruction value from the main control device to the sub-control device is stored in RAM or
  • the sub-control device performs control based on an erroneous indication value on the storage device before the failure of the storage device is detected, so that the piston and the engine valve There was a possibility of causing interference with.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and it is possible to suppress the occurrence of interference between two controlled objects due to a failure of a storage device used for signal transmission between control devices, and a control device and control for an internal combustion engine. It aims to provide a method.
  • the control device controls the first control target in accordance with the main control device that instructs the control amount of the first control target and the control amount of the second control target, and the instruction of the main control device.
  • the control range of the control amount of the first control target is changed, and the first sub-control device changes the control range of the control amount of the first control target according to the control amount of the second control target. I made it.
  • the control method includes a main control device that instructs a control amount of a first control object and a control amount of a second control object, and a first control device that controls the first control object according to an instruction of the main control device.
  • a method of controlling an internal combustion engine by one sub-control device and a second sub-control device that controls the second control object in accordance with an instruction from the main control device including the following steps: The main control device and the first sub control device respectively acquire information on the control amount of the second control target, The main control device changes the instruction value of the control amount of the first control object according to the control amount of the second control object, The first sub-control device changes the control of the first control object based on an instruction from the main control device according to the control amount of the second control object.
  • the control is performed according to the incorrect instruction, and interference between the first control object and the second control object occurs. Can be suppressed.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the internal combustion engine in embodiment of this invention. It is a block diagram which shows the structure of the control system of the internal combustion engine in embodiment of this invention. It is a functional block diagram which shows the processing content in each control apparatus in embodiment of this invention. It is a functional block diagram which shows the processing content in each control apparatus in embodiment of this invention. It is a block diagram which shows the structure of the control system of the internal combustion engine in embodiment of this invention.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of an internal combustion engine to which a control device according to the present invention is applied.
  • An internal combustion engine 10 shown in FIG. 1 includes a variable compression ratio mechanism 50 that changes the compression ratio by changing the top dead center position of the piston 33, and a variable valve timing that is a variable valve mechanism that changes the valve timing of the intake valve 81. And a mechanism 82.
  • the variable compression ratio mechanism 50 connects the crankshaft 32 and the piston 33 with the lower link 11 and the upper link 12 and restricts the movement of the lower link 11 with the control link 13 to change the top dead center position of the piston 33.
  • This is a mechanism for changing the compression ratio of the internal combustion engine 10.
  • the lower link 11 is configured to be split into two left and right members, and is attached to the crankpin 32b of the crankshaft 32 through a substantially central connecting hole. And the lower link 11 rotates centering on the crankpin 32b.
  • the crankshaft 32 includes a plurality of journals 32a and a crankpin 32b.
  • the journal 32 a is rotatably supported by the cylinder block 31 and the ladder frame 34.
  • the crank pin 32b is eccentric by a predetermined amount from the journal 32a, and the lower link 11 is rotatably connected thereto.
  • One end of the lower link 11 is connected to the upper link 12 via a connecting pin 21, and the other end of the lower link 11 is connected to the control link 13 via a connecting pin 22.
  • the lower end of the upper link 12 is connected to one end of the lower link 11 via the connecting pin 21, and the upper end of the upper link 12 is connected to the piston 33 via the piston pin 23.
  • the piston 33 receives the combustion pressure and reciprocates in the cylinder 31 a of the cylinder block 31.
  • the control link 13 is rotatably connected to the lower link 11 via a connecting pin 22 provided at the tip, and the other end of the control link 13 is eccentrically connected to the control shaft 25 via a connecting pin 24.
  • the control link 13 swings around the connecting pin 24.
  • a gear is formed on the control shaft 25, and the gear meshes with a pinion 53 provided on the rotation shaft 52 of the actuator 51. And the control shaft 25 is rotated by the actuator 51, and the connection pin 24 moves.
  • variable compression ratio mechanism 50 the actuator 51 is controlled to rotate the control shaft 25, thereby changing the top dead center position of the piston 33 and changing the compression ratio of the internal combustion engine 10.
  • the variable compression ratio mechanism 50 is a known mechanism that changes the compression ratio of the internal combustion engine 10 by changing the top dead center position of the piston 33, and the detailed structure is not limited to that shown in FIG. .
  • variable valve timing mechanism 82 changes the relative rotational phase angle of the intake camshaft 83 with respect to the crankshaft 32 by an actuator, thereby continuously changing the open period of the intake valve 81 in the advance angle direction and the retard angle direction. It is a mechanism to make it.
  • the internal combustion engine 10 includes a fuel injection device 41 that directly injects fuel into a cylinder.
  • the fuel injection device can be a device that injects fuel into the intake port on the upstream side of the intake valve 81, and the internal combustion engine 10 includes a device that directly injects fuel into the cylinder and a fuel in the intake port. And a device for injecting water.
  • the control device that controls the internal combustion engine 10 includes a first sub-control device 71 that controls the actuator of the compression ratio variable mechanism 50 that is the first control target, and an actuator of the variable valve timing mechanism 82 that is the second control target.
  • the second sub control device 72 to be controlled and the target value of the control amount of the compression ratio variable mechanism 50 are calculated and output to the first sub control device 71, and the target value of the control amount of the variable valve timing mechanism 82 is calculated.
  • a main controller 70 that outputs to the second sub-controller 72.
  • the main control device 70, the first sub control device 71, and the second sub control device 72 include a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, an input / output interface, and the like.
  • the compression ratio variable mechanism 50 includes a position sensor 50a that detects an angle of the control shaft 25, which is a control amount of the compression ratio variable mechanism 50, and an angle signal VCRacs output from the position sensor 50a Input to the sub-control device 71.
  • the first sub-control device 71 manipulates the actuator 51 based on the target angle VCRtg of the control shaft 25 instructed from the main control device 70 and the actual angle VCRacs of the control shaft 25 detected by the position sensor 50a.
  • the feedback control is performed to calculate and output.
  • the target angle VCRtg indicates a target compression ratio
  • the angle VCRacs indicates a measured value of the compression ratio.
  • the variable valve timing mechanism 82 includes a phase angle sensor 82a that detects a relative rotational phase angle of the intake camshaft 83 with respect to the crankshaft 32, which is a control amount of the variable valve timing mechanism 82, and the phase angle sensor 82a outputs the phase angle sensor 82a.
  • the phase angle signal VTCacs is input to the main controller 70 and the second sub controller 72. Then, the second control device 72 determines the operation amount of the actuator of the variable valve timing mechanism 82 based on the target phase angle VTCtg instructed from the main control device 70 and the actual phase angle VTCacs detected by the phase angle sensor 82a. Perform feedback control to calculate and output.
  • the target phase angle VTCtg indicates a target value of the advance amount of the valve timing of the intake valve 81, and the phase angle VTCacs indicates a measured value of the advance amount of the valve timing of the intake valve 81.
  • the phase angle sensor 82a can be constituted by, for example, a crank angle sensor that detects the rotational position of the crankshaft 32 and a cam angle sensor that detects the rotational position of the intake camshaft 83.
  • the main controller 70 and the second sub controller 72 can be configured to detect the actual phase angle VTCacs based on the phase difference between the output signal of the crank angle sensor and the output signal of the cam angle sensor.
  • the main control device 70 and the first sub control device 71 are configured to be able to communicate with each other. From the main controller 70 to the first sub controller 71, the target value VCRtg of the angle of the control shaft 25 of the variable compression ratio mechanism 50, the target value VTCtg of the phase angle in the variable valve timing mechanism 82, the phase angle sensor A signal of the phase angle VTCacm of the variable valve timing mechanism 82 detected by the main controller 70 is output from the output of 82a.
  • the signal of the actual angle VCRac1 of the control shaft 25 of the compression ratio variable mechanism 50 detected by the first sub control device 71 is output from the output of the position sensor 50a. Is done.
  • the main control device 70 and the second sub control device 72 are configured to be able to communicate with each other.
  • the target value VTCtg of the phase angle of the variable valve timing mechanism 82 From the main controller 70 to the second sub-controller 72, the target value VCRtg of the angle of the control shaft 25 of the variable compression ratio mechanism 50, and the position sensor 50a.
  • the signal of the actual angle VCRacm of the control shaft 25 of the compression ratio variable mechanism 50 detected by the main controller 70 is output from From the second sub control device 71 to the main control device 70, a signal of the phase angle VTCac2 of the variable valve timing mechanism 82 detected by the second sub control device 71 is output from the output of the phase angle sensor 82a.
  • first sub-control device 71 and the second sub-control device 72 are configured to be able to communicate with each other. From the first sub control device 71 to the second sub control device 72, the actual angle VCRac1 of the control shaft 25 of the compression ratio variable mechanism 50 detected by the first sub control device 71 from the output of the position sensor 50a. Is output. From the second sub control device 72 to the first sub control device 71, a signal of the phase angle VTCac2 of the variable valve timing mechanism 82 detected by the second sub control device 72 is output from the output of the phase angle sensor 82a. .
  • the internal combustion engine 10 includes a load sensor 61 that detects the engine load TP, a rotation sensor 62 that detects the engine rotational speed NE, a water temperature sensor 63 that detects the temperature TW of the cooling water of the internal combustion engine 10, and the like. It is provided.
  • the cooling water temperature is a state quantity that represents the temperature of the engine.
  • the load sensor 61 detects, for example, an intake pressure, an intake air amount, a throttle opening, and the like as state quantities indicating the engine load.
  • the main controller 70 detects the operating state of the internal combustion engine 10 based on the outputs of the various sensors, and based on the detected operating state, the target angle VCRtg of the control shaft 25 of the variable compression ratio mechanism 50 and the variable valve timing mechanism.
  • a target phase angle VTCtg of 82 is calculated.
  • the state quantity of the internal combustion engine 10 used for calculating the target angle VCRtg and the target phase angle VTCtg is not limited to the engine load, the engine speed, and the coolant temperature.
  • the main controller 70 includes a select high processing unit 70A, a target upper limit value calculating unit 70B, a target value calculating unit 70C, and a select low processing unit 70D.
  • the select high processing unit 70A includes a signal of the actual phase angle VTCacs of the variable valve timing mechanism 82 output from the phase angle sensor 82a and a signal of the actual phase angle VTCac2 of the variable valve timing mechanism 82 obtained from the second sub-control device 72. Are entered. Then, the select high processing unit 70A selects a larger one of these input signals as the advance angle of the valve timing of the intake valve 81 and outputs it as the phase angle VTCav for the limit process.
  • the select high processing unit 70A has a shorter distance between the piston 33 and the intake valve 81 at the intake top dead center TDC out of the actual phase angle VTCacs and the actual phase angle VTCac2, and interference is likely to occur. A signal is selected and output.
  • the signal of the limit processing phase angle VTCav output from the select high processing unit 70A is input to the target upper limit calculation unit 70B.
  • the target upper limit value calculation unit 70B determines the upper limit value VCRlimit of the piston top dead center position that can avoid interference between the piston 33 and the intake valve 81 under the input phase angle VTCav.
  • the limit value of the angle of the control shaft 25 in the upward direction is calculated. That is, the target upper limit calculation unit 70B sets the upper limit value VCRlimit that does not cause interference between the piston 33 and the intake valve 81 under the condition of the current phase angle VTCav.
  • the target value calculator 70C calculates the target angle VCRtg of the control shaft 25 of the variable compression ratio mechanism 50, that is, the target compression ratio, based on the operating state of the internal combustion engine 10 as described above. Then, the select low processing unit 70D inputs the upper limit value VCRlimit calculated by the target upper limit value calculation unit 70B and the target angle VCRtg calculated by the target value calculation unit 70C, and the lower one as the piston top dead center position. , That is, the lower value as the compression ratio is selected, and the selected value is output to the first sub-control device 71 as the target angle VCRtgm.
  • the select low processing unit 70D limits the target angle VCRtgm so that the piston top dead center position does not become higher than the upper limit value VCRlimit.
  • the main control device 70 changes the indicated range of the compression ratio for the first sub-control device 71 by the upper limit value VCRlimit corresponding to the actual phase angle of the variable valve timing mechanism 82.
  • the main controller 70 determines the compression ratio output to the first sub-controller 71 so that interference between the piston 33 and the intake valve 81 does not occur under the current valve timing conditions of the intake valve 81. Limit the indicated value.
  • the first sub-control device 71 includes a select high processing unit 71A, a target upper limit calculation unit 71B, and a select low processing unit 71C.
  • the select high processing unit 71A includes a signal of the actual phase angle VTCacs of the variable valve timing mechanism 82 output from the phase angle sensor 82a and a signal of the actual phase angle VTCac2 of the variable valve timing mechanism 82 obtained from the second sub-control device 72. And a signal of the target phase angle VTCtgm after the limiting process in the main control device 70 as will be described later.
  • the select high processing unit 71A sets the value on the more advanced side as the advance angle of the valve timing of the intake valve 81 among the actual phase angle VTCacs, the actual phase angle VTCac2, and the target phase angle VTCtgm. Output as angle VTCavs. That is, the select high processing unit 71A has a shorter distance between the piston 33 and the intake valve 81 at the intake top dead center among the actual phase angle VTCacs, the actual phase angle VTCac2, and the target phase angle VTCtgm. A phase angle that is likely to occur is selected.
  • the signal of the phase angle VTCavs output from the select high processing unit 71A is input to the target upper limit value calculation unit 71B.
  • the target upper limit value calculation unit 71B is capable of avoiding interference between the piston 33 and the intake valve 81 under the condition of the phase angle VTCavs, in other words, the direction in which the piston top dead center position increases.
  • the limit value of the angle of the control shaft 25 is calculated.
  • the select low processing unit 71C receives the target angle VCRtgm output from the select low processing unit 70D of the main control device 70 and the upper limit value VCRlimit2 output from the target upper limit calculation unit 71B.
  • the select low processing unit 71C selects the lower one as the piston top dead center position from the target angle VCRtgm and the upper limit value VCRlimit2, and finally uses the selected signal for the control of the compression ratio variable mechanism 50. Is output as a target angle VCRtg. That is, the first sub-control device 71 changes the control range of the compression ratio by the compression ratio variable mechanism 50 by the upper limit value VCRlimit2 corresponding to the control amount of the variable valve timing mechanism 82.
  • the first sub-control device 71 calculates the operation amount of the actuator 51 based on the target angle VCRtg output from the select low processing unit 71C and the actual angle VCRacs of the control shaft 25 detected by the position sensor 50a, and the operation By outputting the amount to the actuator 51, the compression ratio variable by the compression ratio variable mechanism 50 is controlled to approach the target value.
  • the target value of the compression ratio variable mechanism 50 is limited according to the valve timing of the intake valve 81 at the current time in the main control device 70 and is output to the first sub-control device 71.
  • the control device 71 is also used for controlling the compression ratio variable mechanism 50 after being limited according to the valve timing of the intake valve 81 at the present time.
  • the target phase angle VTCtg limiting process in the main controller 70 in other words, the process of changing the indicated range of the valve timing, and the target phase angle in the second sub-controller 72 A process for limiting the VTCtg, in other words, a process for changing the control range of the valve timing will be described.
  • the main controller 70 selects a high processing unit 70E for calculating the target value of the variable valve timing mechanism 82, a target upper limit value calculating unit 70F, a target A value calculation unit 70G and a select row processing unit 70H are provided.
  • the select high processing unit 70E the signal of the actual angle VCRacs of the control shaft 25 of the compression ratio variable mechanism 50 output from the position sensor 50a and the control shaft 25 of the compression ratio variable mechanism 50 acquired from the first sub-control device 72 are displayed.
  • the signal of the actual angle VCRac1 is input.
  • the select high processing unit 70E selects a signal having a higher top dead center position of the piston 33 from these input signals, and outputs the selected signal as the limit processing angle VCRhi.
  • the select high processing unit 70E outputs a signal of which the distance between the piston 33 and the intake valve 81 at the intake top dead center TDC is shorter and interference is more likely to occur among the actual angle VCRacs and the actual angle VCRac1. select.
  • the signal of the angle VCRhi output from the select high processing unit 70E is input to the target upper limit calculation unit 70F. Then, the target upper limit value calculation unit 70F is capable of avoiding the interference between the piston 33 and the intake valve 81 under the condition of the angle VCRhi, in other words, the phase limit in the advance direction of the valve timing. Calculate the corner limit.
  • the target value calculation unit 70G calculates the phase angle by the variable valve timing mechanism 82, that is, the target value VTCtg of the advance amount of the valve timing, based on the operating state of the internal combustion engine 10, as described above.
  • the select low processing unit 70H inputs the advance angle limit value VTClimit calculated by the target upper limit value calculation unit 70G and the target phase angle VTCtg calculated by the target value calculation unit 70G, and the valve timing of the intake valve 81 is delayed. A corner-side signal is selected, and the selected signal is output to the second sub-control device 72 as a target phase angle VTCtgm.
  • the select low processing unit 70H limits the target phase angle VTCtgm so that the valve timing of the intake valve 81 does not advance toward the advance side with respect to the advance limit value VTClimit, and sets the target phase angle VTCtgm after the limit process to the second sub-phase. Output to the controller 72.
  • the main control device 70 indicates the valve timing advance value that is output to the second sub-control device 72 so that interference between the piston 33 and the intake valve 81 does not occur under the current compression ratio conditions. Limit.
  • the second sub-control device 72 includes a select high processing unit 72A, a target upper limit calculation unit 72B, and a select low processing unit 72C.
  • the select high processing section 72A the signal of the actual angle VCRacs of the control shaft 25 of the compression ratio variable mechanism 50 output from the position sensor 50a and the control shaft 25 of the compression ratio variable mechanism 50 acquired from the first sub-control device 71 are displayed.
  • a signal of the actual angle VCRac1 and a signal of the target angle VCRtgm after the restriction process in the main controller 70 are input.
  • the select high processing unit 72A outputs a higher value as the piston top dead center position among the actual angle VCRacs, the actual angle VCRac1, and the target angle VCRtgm as the limit processing angle VCRhis. That is, the select high processing unit 72A has a shorter distance between the piston 33 and the intake valve 81 at the intake top dead center among the actual angle VCRacs, the actual angle VCRac1, and the target angle VCRtgm, and interference is more likely to occur.
  • the angle of the control shaft 25 is selected.
  • the limit angle VCRhis signal output from the select high processing unit 72A is input to the target upper limit value calculation unit 72B.
  • the target upper limit value calculation unit 72B calculates the advance limit value VTClimit2 of the valve timing that can avoid the interference between the piston 33 and the intake valve 81 at the intake top dead center under the condition of the angle VCRhis.
  • the select low processing unit 72C receives the target phase angle VTCtgm output from the select low processing unit 70H of the main control device 70 and the advance angle limit value VTClimit2 output from the target upper limit value calculation unit 72B. Then, the select low processing unit 72C selects one of the target phase angle VTCtgm and the advance limit value VTClimit2 that is on the more retarded side as the valve timing of the intake valve 81, and selects the selected signal as a variable valve timing mechanism. 82 is output as the final target phase angle VTCtg used for the control of 82.
  • the second sub-control device 72 changes the variable valve based on the target phase angle VTCtg output from the select low processing unit 72C and the actual phase angle VTCacs of the variable valve timing mechanism 82 detected by the phase angle sensor 82a.
  • the operation amount of the actuator of the timing mechanism 82 is calculated.
  • the second sub-control device 72 outputs the calculated operation amount to the actuator of the variable valve timing mechanism 82 so that the valve timing of the intake valve 81 that is variable by the variable valve timing mechanism 82 approaches the target value.
  • the target value of the variable valve timing mechanism 82 is limited in accordance with the current piston top dead center position in the main controller 70 and is output to the second sub controller 72.
  • the device 72 is also used for controlling the variable valve timing mechanism 82 after being limited according to the piston top dead center position at the present time.
  • a storage device such as a RAM or a buffer that temporarily stores the target angle VCRtg and the target phase angle VTCtg calculated by the main control device 70 fails, and an incorrect target angle VCRtg and target on the storage device is broken.
  • the phase angle VTCtg may be output to the sub-control devices 71 and 72.
  • the sub-control devices 71 and 72 perform the control after limiting the target angle VCRtg and the target phase angle VTCtg to values that can avoid the interference between the piston 33 and the intake valve 81 at the intake top dead center. Therefore, the occurrence of interference due to the failure of the storage device can be suppressed.
  • the process of comparing the signals VCRacs and VTCacs of the position sensor 50a and the phase angle sensor 82a directly input by the main controller 70 with the actual angles VCRac1 and VTCac2 acquired from the sub-controllers 71 and 72 is selected high.
  • the processing is performed by the processing units 70A and 70E, and the upper limit value is set by the target upper limit value calculation units 70B and 70F based on the result. Therefore, even when the storage device that temporarily stores the actual angle VCRac1 and the actual phase angle VTCac2 output from the sub control devices 71 and 72 to the main control device 70 fails, the interference between the piston 33 and the intake valve 81 can be suppressed.
  • the target value can be restricted.
  • the target angle VCRtg and the target phase angle VTCtg are set as comparison targets together with the actual angle VCRac and the actual phase angle VTCac.
  • the piston top dead center position is limited in advance in preparation for the storage device failure.
  • the necessity of restricting the advance amount of the valve timing of the intake valve 81 to be small is reduced.
  • the variable range of the compression ratio in the normal state of the storage device and the sensor and the variable range of the valve timing of the intake valve 81 can be set as wide as possible, thereby improving the performance of the internal combustion engine 10. Can do.
  • diagnosis such as write diagnosis and read diagnosis is performed by the main control device 70 and the sub control devices 71 and 72, and if the diagnosis of the storage device is diagnosed by such diagnosis,
  • the control devices 71 and 72 control the compression ratio variable mechanism 50 and the variable valve timing mechanism 82 in a predetermined failsafe mode.
  • the target value limiting process in the main control device 70 and the sub control devices 71 and 72 described above is performed after the failure of the storage device such as the RAM or the buffer occurs until the occurrence of the failure is diagnosed.
  • fail safe is implemented, and interference between the piston 33 and the intake valve 81 is suppressed.
  • the position sensor 50a and the phase angle sensor 82a are provided in duplicate, and the sub-control devices 71 and 72 and the high-select processing units 71A, 72A, 70A, and 70E of the main control device 70 are duplicated.
  • Each sensor signal can be input.
  • a selection process is performed for selecting a detection signal on the side where interference is more likely to occur with respect to the output of the double sensor, and the sensor output selected in the selection process is sent to the high selection processing units 71A, 72A, 70A, and 70E. It can be set as the structure made to output.
  • the target angle VCRtgm and the target phase angle VTCtgm calculated by the main controller 70 are used as the select high processing units 71A and 72A and the select low processing units of the sub control devices 71 and 72.
  • the target value for control input to the select low processing units 71C and 72C and the target value for limitation input to the select high processing units 71A and 72A differ depending on the configuration shown in FIG. Can be set to a value.
  • the functional block diagram of FIG. 4 differs from the functional block diagram of FIG. 3 in that target value calculation units 70J and 70K are added to the main controller 70, and the same blocks as those shown in FIG. 3 are the same. Reference numerals are assigned and detailed description is omitted.
  • the target value calculation unit 70J receives the target angle VCRtgm output from the select low processing unit 70D, and further outputs a signal of the actual angle VCRacs of the control shaft 25 of the compression ratio variable mechanism 50 output from the position sensor 50a, and the first value.
  • the signal of the actual angle VCRac1 of the control shaft 25 of the compression ratio variable mechanism 50 acquired from the sub-control device 71 is input.
  • the target value calculation unit 70J sets the target value VCRtgc and the target value VCRtgl according to the target angle VCRtgm and the deviation between the actual angle VCRacs and the actual angle VCRac1, and sets the target value VCRtgc to the first sub-control device 71.
  • the selected value is output to the select low processing unit 71C, and the target value VCRtgl is output to the select high processing unit 72A of the second sub-control device 72.
  • the target value calculation unit 70J determines which of the actual angle VCRacs and the actual angle VCRac1 has the higher compression ratio.
  • the target value calculation unit 70K receives the target phase angle VTCtgm output from the select low processing unit 70H, and further outputs a signal of the actual phase angle VTCacs of the variable valve timing mechanism 82 output from the phase angle sensor 82a.
  • the signal of the actual phase angle VTCac2 of the variable valve timing mechanism 82 acquired from the second sub-control device 72 is input.
  • the target value calculation unit 70K sets the target value VTCtgc and the target value VTCtgl according to the target phase angle VTCtgm and the deviation between the actual phase angle VTCacs and the actual phase angle VTCac2, and sets the target value VTCtgc to the second sub-control.
  • the target value VTCtgl is output to the select low processing unit 71 A of the first sub-control device 71.
  • the target value calculation unit 70K determines which of the actual phase angle VTCacs and the actual phase angle VTCac2 is the advance side as the valve timing of the intake valve 81, and the actual phase angle VTCacs is more advanced as the valve timing.
  • the main control device 70 and the first sub-control device 71 input a signal from the position sensor 50a that detects the angle of the control shaft 25, which is a control amount of the compression ratio variable mechanism 50, but A / D conversion of the sensor output signal There may be a difference between the actual angle VCRacs recognized by the main control device 70 and the actual angle VCRac1 recognized by the first sub-control device 71 due to processing variations and the like.
  • the main controller 70 can determine that the compression ratio variable mechanism 50 is not controlled to an actual angle corresponding to the target angle VCRtg. There is sex.
  • the main controller 70 recognizes the target angle VCRtgm instructed to the first sub controller 71 by the actual angle VCRacs recognized by the main controller 70 and the first sub controller 71. Is corrected by the deviation from the actual angle VCRac1 recognized by. Thereby, the main control device 70 can correctly determine that the compression ratio variable mechanism 50 is controlled to an actual angle corresponding to the target angle VCRtg.
  • the target angle VCRtgm corrected by the deviation between the actual angle VCRacs and the actual angle VCRac1 is used in the target value limiting process for interference suppression, if VCRacs> VCRac1, the target angle VCRtgm is It will be corrected in the direction of decreasing the compression ratio, which will be corrected in a direction that facilitates the occurrence of interference. Therefore, in the configuration shown in the block diagram of FIG.
  • the main controller 70 sets the target value VCRtgl in the case of VCRacs> VCRac1 to the same value as the target angle VCRtgm, so that the actual angle VCRacs and the actual angle VCRac1 It is possible to suppress the occurrence of interference by the correction process of the target value based on the deviation.
  • the target phase angle VTCtgm instructed to the second sub control device 72, the actual phase angle VTCacs recognized by the main control device 70, and the second sub control.
  • the amount of deviation from the actual phase angle VTCac2 recognized by the device 72 is corrected.
  • the main controller 70 can correctly determine that the variable valve timing mechanism 82 is controlled to the actual phase angle commensurate with the target phase angle VTCtg.
  • the main control device 70 includes the target value calculation units 70J and 70K shown in FIG. 4 so that the main control device 70 has a control amount corresponding to the target value instructed to the sub control devices 71 and 72. The occurrence of interference between the piston 33 and the intake valve 81 can be suppressed while accurately determining whether or not.
  • At least one of the main control device 70 and the first sub-control device 71 causes the variable compression ratio mechanism 50 to be safe. It can be set as the structure which performs a process.
  • at least one of the main control device 70 and the second sub control device 72 guides the variable valve timing mechanism 82 to the safe side. It can be set as the structure which performs a fail safe process.
  • the fail-safe process performed by the main controller 70 is, for example, a process of fixing the target value instructed to the sub-controllers 71 and 72 to the fail-safe target value. Further, the fail safe process performed by the sub-control devices 71 and 72 is, for example, a process of fixing the operation amount output to the actuators of the compression ratio variable mechanism 50 and the variable valve timing mechanism 82 to the fail safe operation amount.
  • the failsafe operation amount includes an operation amount for stopping the operation of the actuator.
  • At least one of the main control device 70 and the sub-control devices 71 and 72 can perform the process of cutting off the power supply to the actuator of the variable valve timing mechanism 82 as a fail-safe process.
  • the position sensor 50a for detecting the actual angle VCRacs of the control shaft 25 of the compression ratio variable mechanism 50 is doubled, and the output of one position sensor 50a (1) is the first sub-control device. 71, and the output of the other position sensor 50a (2) can be input to the main controller 70.
  • a double phase angle sensor 82a for detecting the actual phase angle VTCacs by the variable valve timing mechanism 82 is provided, and the output of one phase angle sensor 82a (1) is input to the second sub-control device 72, and the other The output of the phase angle sensor 82a (2) can be input to the main controller 70.
  • sensors having different resolutions are provided in a double manner.
  • the resolution of the sensor connected to the sub control device 70 is set higher than the sensor connected to the main control device 70.
  • the main controller 70 can be provided with target value calculation units 70J and 70K.
  • a sensor failure in the configuration including such sensors in duplicate can be diagnosed based on a difference in detection values between the sensors.
  • the A / D between the main control device 70 and the sub-control devices 71 and 72 can be diagnosed. Differences in detection values occur between sensors due to variations in conversion processing. Furthermore, when sensors having different resolutions are used in combination, differences in detection values occur due to differences in resolution. Therefore, a failure determination threshold value to be compared with the difference between detection values between sensors is set in accordance with the sum of variations such as A / D conversion processing and the difference between resolutions. The occurrence of sensor failure can be determined when the determination threshold is exceeded.
  • different fail-safe processing can be performed depending on which of the double sensors is out of order.
  • the sensor output when the control is performed to the mechanical stopper position that determines the variable range of the control amount of the compression ratio variable mechanism 50 and the variable valve timing mechanism 82 is learned, and based on the time-series change of the learned value.
  • the fault sensor can be identified.
  • the position sensor 50a (2) and phase angle sensor 82a (2), which are sensors connected to the main control device 70, and the position sensor 50a (1), which is a sensor connected to the sub-control devices 71 and 72, are phased.
  • the sub control devices 71 and 72 detect the position sensor 50a (1) and the phase angle sensor 82a (1). ), The control of the compression ratio variable mechanism 50 and the variable valve timing mechanism 82 can be continued.
  • the sub-control devices 71 and 72 control the compression ratio variable mechanism 50 and the variable valve timing mechanism 82 based on the detection value sent from the main control device 70. Can continue. However, because of the time required for communication between the main control device 70 and the sub-control devices 71 and 72, there is a possibility that the controllability such as the update of the detection value is delayed and the overshoot of the control amount occurs may be deteriorated. . Therefore, when a sensor connected to the sub-control devices 71 and 72 fails, the compression ratio that is variable by the compression ratio variable mechanism 50 and the valve timing that is variable by the variable valve timing mechanism 82 are used for failsafe. The feedback control can be continued by reducing the gain so that the overshoot can be sufficiently suppressed even if there is a delay in updating the detection value, even if the target value is controlled.
  • the target value limiting process in the main control device 70 and the target value limiting process in the sub control devices 71 and 72 are implemented for both the compression ratio variable mechanism 50 and the variable valve timing mechanism 82.
  • one of the compression ratio variable mechanism 50 and the variable valve timing mechanism 82 is configured to perform target value restriction processing in the main control device 70 and target value restriction processing in the sub-control devices 71 and 72. can do.
  • variable valve mechanism is not limited to the variable valve timing mechanism 82, but can be a variable operating angle mechanism that makes the opening period of the intake valve 81 or the exhaust valve 91 (in other words, the operating angle of the exhaust valve 91) variable, A combination of the valve timing mechanism 82 and the variable operating angle mechanism can be used.
  • the variable valve mechanism can be an electromagnetic valve drive mechanism that opens and closes the intake valve 81 by an actuator such as an electromagnet. It is obvious that the same operation and effect can be obtained by performing the same processing as described above in these variable valve mechanisms.
  • the combination of the first control object and the second control object is not limited to the combination of the compression ratio variable mechanism 50 and the variable valve mechanism, and for example, a variable valve timing mechanism that is a combination of the variable valve mechanisms. To prevent the engine valve opening and closing timing from excessively deviating from the target when the variable valve timing mechanism and the variable operating angle mechanism are operated simultaneously in combination with the variable operating angle mechanism. It can be applied to the processing.
  • the main control device 70, the first sub control device 71, and the second sub control device 72 are connected via a controller area network, and the main control device 70, the first sub control device 71, and the second sub control device 72 are connected.
  • the transmission / reception of the detected value of the control amount and the target value during the period can be performed via the CAN buffer.
  • main control device 70, the first sub control device 71, and the second sub control device 72 are not limited to a separate configuration, and the main control device 70, the first sub control device 71, and the second sub control device 72 are provided.
  • the control device can be configured by one unit having the above functions.

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Abstract

　本発明は、内燃機関の制御装置及び制御方法に関する。本発明の制御装置は、メイン制御装置と、圧縮比可変機構を制御する第１サブ制御装置と、可変バルブタイミング機構を制御する第２サブ制御装置と、を含む。メイン制御装置は、バルブタイミングに応じて圧縮比の目標値を制限し、メイン制御装置から圧縮比の目標値を取得する第１サブ制御装置は、更にバルブタイミングに応じて圧縮比の目標値を制限して圧縮比可変機構を制御する。これにより、記憶装置の故障が発生しても、ピストンとバルブとが干渉することを抑制できる。

Description

内燃機関の制御装置及び制御方法
　本発明は、内燃機関の制御装置及び制御方法に関し、詳しくは、２つの制御対象の干渉を抑制する技術に関する。
　特許文献１には、吸気バルブの閉時期を変更する可変動弁機構と、ピストンの上死点位置を変更して圧縮比を変更する圧縮比可変機構と、を備えた内燃機関において、内燃機関の起動時に、圧縮比可変機構により圧縮比をアイドリング時相当の高圧縮比に維持したまま、可変動弁機構によりクランキングの初期は吸気バルブの閉時期を下死点から離れた時期に設定し、クランキング開始後に吸気バルブの閉時期を下死点に近づける、制御装置が開示されている。
特開２００２－２７６４４６号公報
　内燃機関が、例えば、ピストンの上死点位置を変更して圧縮比を変更する圧縮比可変機構と、機関バルブのバルブタイミングを変更する可変動弁機構とを備える場合、これらを制御する制御装置は、ピストンと機関バルブとの干渉を避けるように一方の機構の制御量に応じて他方の機構の制御量の指示値（目標値）を制限する処理を行う場合があった。
　ここで、指示値を出力するメイン制御装置と、前記指示値に応じて制御を実施するサブ制御装置とで制御装置が構成され、メイン制御装置からサブ制御装置への指示値の出力をＲＡＭやバッファなどの記憶装置を介して行う場合、前記記憶装置の故障が検知される前にサブ制御装置が記憶装置上の誤った指示値に基づいて制御を実施してしまうことで、ピストンと機関バルブとの干渉を発生させてしまう可能性があった。
　本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、制御装置間での信号送信に用いる記憶装置の故障などによって２つの制御対象の干渉が発生することを抑制できる、内燃機関の制御装置及び制御方法を提供することを目的とする。
　そのため、本願発明に係る制御装置は、第１制御対象の制御量及び第２制御対象の制御量を指示するメイン制御装置と、前記メイン制御装置の指示に応じて前記第１制御対象を制御する第１サブ制御装置と、前記メイン制御装置の指示に応じて前記第２制御対象を制御する第２サブ制御装置と、を含み、前記メイン制御装置は、前記第２制御対象の制御量に応じて前記第１制御対象の制御量の指示範囲を変更し、前記第１サブ制御装置は、前記第２制御対象の制御量に応じて前記第１制御対象の制御量の制御範囲を変更するようにした。
　また、本願発明に係る制御方法は、第１制御対象の制御量及び第２制御対象の制御量を指示するメイン制御装置、前記メイン制御装置の指示に応じて前記第１制御対象を制御する第１サブ制御装置、及び前記メイン制御装置の指示に応じて前記第２制御対象を制御する第２サブ制御装置によって内燃機関を制御する方法であって、以下のステップを含む、
　前記第２制御対象の制御量の情報を前記メイン制御装置及び前記第１サブ制御装置がそれぞれ取得し、
　前記メイン制御装置が前記第１制御対象の制御量の指示値を前記第２制御対象の制御量に応じて変更し、
　前記第１サブ制御装置がメイン制御装置からの指示に基づく前記第１制御対象の制御を前記第２制御対象の制御量に応じて変更する。
　上記発明によると、制御量の指示を一時的に記憶する記憶装置に故障が発生した場合でも、誤った指示に応じて制御が実施されて第１制御対象と第２制御対象との干渉が発生することを抑制することができる。
本願発明の実施形態における内燃機関を示す図である。 本願発明の実施形態における内燃機関の制御システムの構成を示すブロック図である。 本願発明の実施形態における各制御装置での処理内容を示す機能ブロック図である。 本願発明の実施形態における各制御装置での処理内容を示す機能ブロック図である。 本願発明の実施形態における内燃機関の制御システムの構成を示すブロック図である。
　以下に本発明の実施の形態を説明する。
　図１は、本発明に係る制御装置を適用する内燃機関の一例を示す図である。
　図１に示す内燃機関１０は、ピストン３３の上死点位置を変更して圧縮比を変更する圧縮比可変機構５０と、吸気バルブ８１のバルブタイミングを変更する可変動弁機構である可変バルブタイミング機構８２と、を備えている。
　圧縮比可変機構５０は、クランクシャフト３２とピストン３３とを、ロアリンク１１及びアッパリンク１２で連結すると共に、コントロールリンク１３でロアリンク１１の移動を規制し、ピストン３３の上死点位置を変更することで内燃機関１０の圧縮比を変更する機構である。
　ロアリンク１１は、左右の２部材に分割可能に構成され、略中央の連結孔でクランクシャフト３２のクランクピン３２ｂに取り付けられる。そして、ロアリンク１１は、クランクピン３２ｂを中心軸として回転する。
　クランクシャフト３２は、複数のジャーナル３２ａとクランクピン３２ｂとを備える。ジャーナル３２ａは、シリンダブロック３１及びラダーフレーム３４によって回転自在に支持される。クランクピン３２ｂは、ジャーナル３２ａから所定量偏心しており、ここにロアリンク１１が回転自在に連結する。
　ロアリンク１１の一端は、連結ピン２１を介してアッパリンク１２に連結し、ロアリンク１１の他端は、連結ピン２２を介してコントロールリンク１３に連結する。
　アッパリンク１２の下端は、連結ピン２１を介してロアリンク１１の一端に連結し、アッパリンク１２の上端は、ピストンピン２３を介してピストン３３に連結する。
　ピストン３３は、燃焼圧力を受け、シリンダブロック３１のシリンダ３１ａ内を往復動する。
　コントロールリンク１３は、先端に設けた連結ピン２２を介して、ロアリンク１１に回動可能に連結し、コントロールリンク１３の他端は、連結ピン２４を介してコントロールシャフト２５に対して偏心して連結し、コントロールリンク１３は、連結ピン２４を中心として揺動する。
　コントロールシャフト２５にはギヤが形成されており、ギヤがアクチュエータ５１の回転軸５２に設けられたピニオン５３に噛合する。そして、アクチュエータ５１によってコントロールシャフト２５が回転させられ、連結ピン２４が移動する。
　係る圧縮比可変機構５０では、アクチュエータ５１を制御してコントロールシャフト２５を回転させることでピストン３３の上死点位置を変更し、内燃機関１０の圧縮比を変更する。
　尚、圧縮比可変機構５０は、ピストン３３の上死点位置を変更することで内燃機関１０の圧縮比を変更する公知の機構であり、詳細な構造は、図１に示したものに限定されない。
　可変バルブタイミング機構８２は、一例として、アクチュエータによってクランクシャフト３２に対する吸気カムシャフト８３の相対回転位相角を変更することで、吸気バルブ８１の開期間を進角方向及び遅角方向に連続的に変化させる機構である。
　内燃機関１０は、筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射装置４１を備える。
　但し、燃料噴射装置を、吸気バルブ８１上流側の吸気ポート内に燃料を噴射する装置とすることができ、また、内燃機関１０は、筒内に燃料を直接噴射する装置と吸気ポート内に燃料を噴射する装置との双方を備えることができる。
　上記の内燃機関１０を制御する制御装置は、第１制御対象である圧縮比可変機構５０のアクチュエータを制御する第１サブ制御装置７１と、第２制御対象である可変バルブタイミング機構８２のアクチュエータを制御する第２サブ制御装置７２と、圧縮比可変機構５０の制御量の目標値を演算して第１サブ制御装置７１に出力すると共に可変バルブタイミング機構８２の制御量の目標値を演算して第２サブ制御装置７２に出力するメイン制御装置７０とで構成される。
　上記のメイン制御装置７０、第１サブ制御装置７１及び第２サブ制御装置７２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インタフェースなどを備えたマイクロコンピュータを含んで構成される。
　圧縮比可変機構５０は、圧縮比可変機構５０の制御量であるコントロールシャフト２５の角度を検出する位置センサ５０ａを備え、この位置センサ５０ａが出力する角度信号ＶＣＲacsは、メイン制御装置７０と第１サブ制御装置７１とに入力される。
　そして、第１サブ制御装置７１は、メイン制御装置７０から指示されたコントロールシャフト２５の目標角度ＶＣＲtgと位置センサ５０ａにより検出されるコントロールシャフト２５の実際の角度ＶＣＲacsとに基づいてアクチュエータ５１の操作量を算出して出力する、フィードバック制御を実施する。
　なお、目標角度ＶＣＲtgは、目標圧縮比を示し、角度ＶＣＲacsは、圧縮比の計測値を示す。
　また、可変バルブタイミング機構８２は、可変バルブタイミング機構８２の制御量であるクランクシャフト３２に対する吸気カムシャフト８３の相対回転位相角を検出する位相角センサ８２ａを備え、この位相角センサ８２ａが出力する位相角信号ＶＴＣacsは、メイン制御装置７０と第２サブ制御装置７２とに入力される。
　そして、第２制御装置７２は、メイン制御装置７０から指示された目標位相角ＶＴＣtgと位相角センサ８２ａにより検出される実際の位相角ＶＴＣacsとに基づいて可変バルブタイミング機構８２のアクチュエータの操作量を算出して出力する、フィードバック制御を実施する。
　なお、目標位相角ＶＴＣtgは、吸気バルブ８１のバルブタイミングの進角量の目標値を示し、位相角ＶＴＣacsは、吸気バルブ８１のバルブタイミングの進角量の計測値を示す。
　なお、位相角センサ８２ａは、例えば、クランクシャフト３２の回転位置を検出するクランク角センサと、吸気カムシャフト８３の回転位置を検出するカム角センサとで構成することができる。
　この場合、メイン制御装置７０及び第２サブ制御装置７２は、クランク角センサの出力信号とカム角センサの出力信号との位相差に基づいて実位相角ＶＴＣacsを検出する構成とすることができる。
　また、図２のブロック図に示したように、メイン制御装置７０と第１サブ制御装置７１とは相互に通信可能に構成されている。
　そして、メイン制御装置７０から第１サブ制御装置７１に向けては、圧縮比可変機構５０のコントロールシャフト２５の角度の目標値ＶＣＲtg、可変バルブタイミング機構８２における位相角の目標値ＶＴＣtg、位相角センサ８２ａの出力からメイン制御装置７０で検出された可変バルブタイミング機構８２の位相角ＶＴＣacmの信号が出力される。
　第１サブ制御装置７１からメイン制御装置７０に向けては、位置センサ５０ａの出力から第１サブ制御装置７１で検出された圧縮比可変機構５０のコントロールシャフト２５の実際の角度ＶＣＲac1の信号が出力される。
　同様に、メイン制御装置７０と第２サブ制御装置７２とは相互に通信可能に構成されている。
　そして、メイン制御装置７０から第２サブ制御装置７２に向けては、可変バルブタイミング機構８２の位相角の目標値ＶＴＣtg、圧縮比可変機構５０のコントロールシャフト２５の角度の目標値ＶＣＲtg、位置センサ５０ａの出力からメイン制御装置７０で検出された圧縮比可変機構５０のコントロールシャフト２５の実際の角度ＶＣＲacmの信号が出力される。
　第２サブ制御装置７１からメイン制御装置７０に向けては、位相角センサ８２ａの出力から第２サブ制御装置７１で検出された可変バルブタイミング機構８２の位相角ＶＴＣac2の信号が出力される。
　更に、第１サブ制御装置７１と第２サブ制御装置７２とは相互に通信可能に構成されている。
　そして、第１サブ制御装置７１から第２サブ制御装置７２に向けては、位置センサ５０ａの出力から第１サブ制御装置７１で検出された圧縮比可変機構５０のコントロールシャフト２５の実際の角度ＶＣＲac1の信号が出力される。
　第２サブ制御装置７２から第１サブ制御装置７１に向けては、位相角センサ８２ａの出力から第２サブ制御装置７２で検出された可変バルブタイミング機構８２の位相角ＶＴＣac2の信号が出力される。
　また、メイン制御装置７０には、内燃機関１０の運転状態を検出する各種センサからの信号が入力される。
　上記の各種センサとして、内燃機関１０には、機関負荷ＴＰを検出する負荷センサ６１、機関回転速度ＮＥを検出する回転センサ６２、内燃機関１０の冷却水の温度ＴＷを検出する水温センサ６３などを設けてある。冷却水温度は、機関の温度を代表する状態量である。
　負荷センサ６１は、機関負荷を示す状態量として、例えば、吸気圧力、吸入空気量、スロットル開度などを検出する。
　そして、メイン制御装置７０は、各種センサの出力に基づいて内燃機関１０の運転状態を検出し、検出した運転状態に基づいて圧縮比可変機構５０のコントロールシャフト２５の目標角度ＶＣＲtg及び可変バルブタイミング機構８２の目標位相角ＶＴＣtgを演算する。
　但し、目標角度ＶＣＲtg、目標位相角ＶＴＣtgの演算に用いる内燃機関１０の状態量を、機関負荷、機関回転速度、冷却水温度に限定するものではない。
　次に、メイン制御装置７０が実施する目標角度ＶＣＲtgの制限処理、換言すれば、圧縮比の指示範囲を変更する処理、及び、第１サブ制御装置７１が実施する目標角度ＶＣＲtgの制限処理、換言すれば、圧縮比の制御範囲を変更する処理を、図３の機能ブロック図に基づいて説明する。
　図３において、メイン制御装置７０は、セレクトハイ処理部７０Ａ、目標上限値演算部７０Ｂ、目標値演算部７０Ｃ、セレクトロー処理部７０Ｄを備える。
　セレクトハイ処理部７０Ａには、位相角センサ８２ａが出力する可変バルブタイミング機構８２の実位相角ＶＴＣacsの信号と、第２サブ制御装置７２から取得した可変バルブタイミング機構８２の実位相角ＶＴＣac2の信号とが入力される。
　そして、セレクトハイ処理部７０Ａは、これらの入力信号のうち吸気バルブ８１のバルブタイミングの進角角度としてより大きな方を選択して制限処理用の位相角ＶＴＣavとして出力する。
　可変バルブタイミング機構８２により吸気バルブ８１のバルブタイミングを進角すると、ピストン３３の吸気上死点ＴＤＣにおける吸気バルブ８１のバルブリフト量が大きくなってピストン３３の冠面と吸気バルブ８１の傘部との距離が近くなる。
　従って、セレクトハイ処理部７０Ａは、実位相角ＶＴＣacsと実位相角ＶＴＣac2とのうち、吸気上死点ＴＤＣにおけるピストン３３と吸気バルブ８１との距離がより短くなり、干渉が発生し易くなる方の信号を選択して出力することになる。
　セレクトハイ処理部７０Ａから出力される制限処理用の位相角ＶＴＣavの信号は、目標上限値演算部７０Ｂに入力される。
　目標上限値演算部７０Ｂは、入力した位相角ＶＴＣavの条件でピストン３３と吸気バルブ８１との干渉を避けることができるピストン上死点位置の上限値ＶＣＲlimit、換言すれば、ピストン上死点位置が上がる方向におけるコントロールシャフト２５の角度の限界値を演算する。
　つまり、目標上限値演算部７０Ｂは、現時点での位相角ＶＴＣavの条件においてピストン３３と吸気バルブ８１との干渉が発生しない上限値ＶＣＲlimitを設定する。
　一方、目標値演算部７０Ｃは、前述のように、内燃機関１０の運転状態に基づいて圧縮比可変機構５０のコントロールシャフト２５の目標角度ＶＣＲtg、つまり、目標圧縮比を演算する。
　そして、セレクトロー処理部７０Ｄは、目標上限値演算部７０Ｂが演算した上限値ＶＣＲlimitと目標値演算部７０Ｃが演算した目標角度ＶＣＲtgとを入力し、これらのうちピストン上死点位置としてより低い方の値、つまり圧縮比としてより低い方の値を選択し、選択した値を目標角度ＶＣＲtgmとして第１サブ制御装置７１に出力する。
　つまり、セレクトロー処理部７０Ｄは、上限値ＶＣＲlimitよりもピストン上死点位置が高くならないように目標角度ＶＣＲtgmを制限する。
　これにより、メイン制御装置７０は、第１サブ制御装置７１に対する圧縮比の指示範囲を、可変バルブタイミング機構８２の実位相角に応じた上限値ＶＣＲlimitによって変更する。
　換言すれば、メイン制御装置７０は、現時点での吸気バルブ８１のバルブタイミングの条件において、ピストン３３と吸気バルブ８１との干渉が発生しないように、第１サブ制御装置７１に出力する圧縮比の指示値を制限する。
　第１サブ制御装置７１は、セレクトハイ処理部７１Ａ、目標上限値演算部７１Ｂ、セレクトロー処理部７１Ｃを備える。
　セレクトハイ処理部７１Ａには、位相角センサ８２ａが出力する可変バルブタイミング機構８２の実位相角ＶＴＣacsの信号と、第２サブ制御装置７２から取得した可変バルブタイミング機構８２の実位相角ＶＴＣac2の信号と、後述するようにメイン制御装置７０における制限処理後の目標位相角ＶＴＣtgmの信号とが入力される。
　そして、セレクトハイ処理部７１Ａは、実位相角ＶＴＣacs、実位相角ＶＴＣac2、目標位相角ＶＴＣtgmのうちで、吸気バルブ８１のバルブタイミングの進角角度としてより進角側の値を制限処理用の位相角ＶＴＣavsとして出力する。
　つまり、セレクトハイ処理部７１Ａは、実位相角ＶＴＣacs、実位相角ＶＴＣac2、目標位相角ＶＴＣtgmのうちで、吸気上死点でのピストン３３と吸気バルブ８１との距離がより短くなり、干渉がより発生し易くなる位相角を選択する。
　セレクトハイ処理部７１Ａから出力される位相角ＶＴＣavsの信号は、目標上限値演算部７１Ｂに入力される。
　目標上限値演算部７１Ｂは、位相角ＶＴＣavsの条件でピストン３３と吸気バルブ８１との干渉を避けることができるピストン上死点位置の上限値ＶＣＲlimit2、換言すれば、ピストン上死点位置が上がる方向におけるコントロールシャフト２５の角度の限界値を演算する。
　セレクトロー処理部７１Ｃは、メイン制御装置７０のセレクトロー処理部７０Ｄから出力される目標角度ＶＣＲtgmと、目標上限値演算部７１Ｂから出力される上限値ＶＣＲlimit2とを入力する。
　そして、セレクトロー処理部７１Ｃは、目標角度ＶＣＲtgmと上限値ＶＣＲlimit2とのうちで、ピストン上死点位置としてより低くなる方を選択し、選択した信号を圧縮比可変機構５０の制御に用いる最終的な目標角度ＶＣＲtgとして出力する。
　つまり、第１サブ制御装置７１は、可変バルブタイミング機構８２の制御量に応じた上限値ＶＣＲlimit2によって、圧縮比可変機構５０による圧縮比の制御範囲を変更する。
　第１サブ制御装置７１は、セレクトロー処理部７１Ｃから出力される目標角度ＶＣＲtgと位置センサ５０ａにより検出されるコントロールシャフト２５の実角度ＶＣＲacsとに基づいてアクチュエータ５１の操作量を演算し、当該操作量をアクチュエータ５１に出力することで、圧縮比可変機構５０で可変とされる圧縮比を目標値に近づけるように制御する。
　上記のように、圧縮比可変機構５０の目標値は、メイン制御装置７０において現時点での吸気バルブ８１のバルブタイミングに応じて制限されて第１サブ制御装置７１に出力され、更に、第１サブ制御装置７１においても現時点での吸気バルブ８１のバルブタイミングに応じて制限された後、圧縮比可変機構５０の制御に用いられる。
　以下では、図３の機能ブロック図に従って、メイン制御装置７０における目標位相角ＶＴＣtgの制限処理、換言すれば、バルブタイミングの指示範囲を変更する処理、及び、第２サブ制御装置７２における目標位相角ＶＴＣtgの制限処理、換言すれば、バルブタイミングの制御範囲を変更する処理を説明する。
　メイン制御装置７０は、圧縮比可変機構５０の目標値演算のための機能ブロックと同様に、可変バルブタイミング機構８２の目標値演算のためのセレクトハイ処理部７０Ｅ、目標上限値演算部７０Ｆ、目標値演算部７０Ｇ、セレクトロー処理部７０Ｈを備える。
　セレクトハイ処理部７０Ｅには、位置センサ５０ａが出力する圧縮比可変機構５０のコントロールシャフト２５の実角度ＶＣＲacsの信号と、第１サブ制御装置７２から取得した圧縮比可変機構５０のコントロールシャフト２５の実角度ＶＣＲac1の信号とが入力される。
　そして、セレクトハイ処理部７０Ｅは、これらの入力信号のうちピストン３３の上死点位置がより高い信号を選択して、選択した信号を制限処理用の角度ＶＣＲhiとして出力する。
　ピストン３３の上死点位置が高くなるほど、吸気上死点におけるピストン３３の冠面と吸気バルブ８１の傘部との距離が近くなる。
　従って、セレクトハイ処理部７０Ｅは、実角度ＶＣＲacsと実角度ＶＣＲac1とのうち、吸気上死点ＴＤＣにおけるピストン３３と吸気バルブ８１との距離がより短くなって干渉が発生し易くなる方の信号を選択する。
　セレクトハイ処理部７０Ｅから出力される角度ＶＣＲhiの信号は、目標上限値演算部７０Ｆに入力される。
　そして、目標上限値演算部７０Ｆは、角度ＶＣＲhiの条件でピストン３３と吸気バルブ８１との干渉を避けることができるバルブタイミングの進角限界値ＶＴＣlimit、換言すれば、バルブタイミングの進角方向における位相角の限界値を演算する。
　一方、目標値演算部７０Ｇは、前述のように、内燃機関１０の運転状態に基づいて可変バルブタイミング機構８２による位相角、つまり、バルブタイミングの進角量の目標値ＶＴＣtgを演算する。
　そして、セレクトロー処理部７０Ｈは、目標上限値演算部７０Ｇが演算した進角限界値ＶＴＣlimitと目標値演算部７０Ｇが演算した目標位相角ＶＴＣtgとを入力し、吸気バルブ８１のバルブタイミングとしてより遅角側の信号を選択し、選択した信号を目標位相角ＶＴＣtgmとして第２サブ制御装置７２に出力する。
　つまり、セレクトロー処理部７０Ｈは、進角限界値ＶＴＣlimitよりも吸気バルブ８１のバルブタイミングが進角側にならないように目標位相角ＶＴＣtgmを制限し、制限処理後の目標位相角ＶＴＣtgmを第２サブ制御装置７２に出力する。
　換言すれば、メイン制御装置７０は、現時点での圧縮比の条件においてピストン３３と吸気バルブ８１との干渉が発生しないように、第２サブ制御装置７２に出力するバルブタイミング進角値の指示値を制限する。
　一方、第２サブ制御装置７２は、セレクトハイ処理部７２Ａ、目標上限値演算部７２Ｂ、セレクトロー処理部７２Ｃを備える。
　セレクトハイ処理部７２Ａには、位置センサ５０ａが出力する圧縮比可変機構５０のコントロールシャフト２５の実角度ＶＣＲacsの信号と、第１サブ制御装置７１から取得した圧縮比可変機構５０のコントロールシャフト２５の実角度ＶＣＲac1の信号と、メイン制御装置７０における制限処理後の目標角度ＶＣＲtgmの信号とが入力される。
　そして、セレクトハイ処理部７２Ａは、実角度ＶＣＲacs、実角度ＶＣＲac1、目標角度ＶＣＲtgmのうちで、ピストン上死点位置としてより高い値を制限処理用の角度ＶＣＲhisとして出力する。
　つまり、セレクトハイ処理部７２Ａは、実角度ＶＣＲacs、実角度ＶＣＲac1、目標角度ＶＣＲtgmのうちで、吸気上死点でのピストン３３と吸気バルブ８１との距離がより短くなって干渉がより発生し易くなるコントロールシャフト２５の角度を選択する。
　セレクトハイ処理部７２Ａから出力される制限処理用の角度ＶＣＲhisの信号は目標上限値演算部７２Ｂに入力される。
　目標上限値演算部７２Ｂは、角度ＶＣＲhisの条件で吸気上死点でのピストン３３と吸気バルブ８１との干渉を避けることができるバルブタイミングの進角限界値ＶＴＣlimit2を演算する。
　セレクトロー処理部７２Ｃは、メイン制御装置７０のセレクトロー処理部７０Ｈから出力される目標位相角ＶＴＣtgmと、目標上限値演算部７２Ｂから出力される進角限界値ＶＴＣlimit2とを入力する。
　そして、セレクトロー処理部７２Ｃは、目標位相角ＶＴＣtgmと進角限界値ＶＴＣlimit2とのうちで、吸気バルブ８１のバルブタイミングとしてより遅角側となる方を選択し、選択した信号を可変バルブタイミング機構８２の制御に用いる最終的な目標位相角ＶＴＣtgとして出力する。
　ここで、第２サブ制御装置７２は、セレクトロー処理部７２Ｃから出力される目標位相角ＶＴＣtgと、位相角センサ８２ａにより検出される可変バルブタイミング機構８２の実位相角ＶＴＣacsとに基づいて可変バルブタイミング機構８２のアクチュエータの操作量を演算する。
　そして、第２サブ制御装置７２は、演算した操作量を可変バルブタイミング機構８２のアクチュエータに出力することで、可変バルブタイミング機構８２で可変とされる吸気バルブ８１のバルブタイミングを目標値に近づけるように制御する。
　上記のように、可変バルブタイミング機構８２の目標値は、メイン制御装置７０において現時点でのピストン上死点位置に応じて制限されて第２サブ制御装置７２に出力され、更に、第２サブ制御装置７２においても現時点でのピストン上死点位置に応じて制限された後、可変バルブタイミング機構８２の制御に用いられる。
　上記構成において、例えば、メイン制御装置７０が算出した目標角度ＶＣＲtg、目標位相角ＶＴＣtgなどを一時的に記憶するＲＡＭやバッファなどの記憶装置が故障し、記憶装置上の誤った目標角度ＶＣＲtg、目標位相角ＶＴＣtgがサブ制御装置７１，７２に出力される場合がある。
　しかし、サブ制御装置７１，７２では、吸気上死点でのピストン３３と吸気バルブ８１との干渉を避けることができる値に目標角度ＶＣＲtg、目標位相角ＶＴＣtgを制限する処理を施してから制御に用いるので、記憶装置の故障による干渉の発生を抑制できる。
　また、メイン制御装置７０が直接入力する位置センサ５０ａ，位相角センサ８２ａの信号ＶＣＲacs，ＶＴＣacsと、サブ制御装置７１，７２から取得した実角度ＶＣＲac1，実位相角ＶＴＣac2とを比較する処理がセレクトハイ処理部７０Ａ，７０Ｅで実施され、その結果に基づいて目標上限値演算部７０Ｂ，７０Ｆで上限値が設定される。
　従って、サブ制御装置７１，７２がメイン制御装置７０に出力する実角度ＶＣＲac1、実位相角ＶＴＣac2を一時的に記憶する記憶装置が故障した場合でも、ピストン３３と吸気バルブ８１との干渉を抑制できる目標値の制限処理を実施できる。
　更に、サブ制御装置７１，７２が直接入力する位置センサ５０ａ、位相角センサ８２ａの信号と、サブ制御装置７１，７２が相互に他方から入力する実角度ＶＣＲac1，実位相角ＶＴＣac2とを比較する処理がセレクトハイ処理部７１Ａ，７２Ａで実施され、その結果に基づいて目標上限値演算部７１Ｂ，７２Ｂで上限値が設定される。
　従って、サブ制御装置７１，７２の間で実角度ＶＣＲac1、実位相角ＶＴＣac2の通信に用いる記憶装置が故障した場合でも、ピストン３３と吸気バルブ８１との干渉を抑制できる目標値の制限処理を実施できる。
　また、サブ制御装置７１，７２のセレクトハイ処理部７１Ａ，７２Ａにおける処理では、実角度ＶＣＲac，実位相角ＶＴＣacと共に目標角度ＶＣＲtg，目標位相角ＶＴＣtgを比較対象とする。
　これにより、位置センサ５０ａ，位相角センサ８２ａが故障した場合でもピストン３３と吸気バルブ８１との干渉を抑制できる目標値の制限処理を実施できる。また、実際のピストン上死点位置や実際のバルブタイミングが目標値に向けて近づきつつあるときに制限処理の応答遅れによって干渉が発生してしまうことを抑制できる。
　そして、上記のようにして記憶装置やセンサの故障が発生してもピストン３３と吸気バルブ８１との干渉を抑制できれば、記憶装置の故障発生などに備えて予めピストン上死点位置を低く制限し、また、吸気バルブ８１のバルブタイミングの進角量を小さく制限しておく必要性が低下する。
　これにより、記憶装置やセンサの正常状態における圧縮比の可変範囲、及び、吸気バルブ８１のバルブタイミングの可変範囲を可及的に広く設定でき、以って、内燃機関１０の性能を向上させることができる。
　なお、ＲＡＭやバッファなどの記憶装置については、メイン制御装置７０やサブ制御装置７１，７２によって書き込み診断や読み出し診断などの診断が行われ、係る診断で記憶装置の故障が診断された場合、サブ制御装置７１，７２は、所定のフェイルセーフモードで圧縮比可変機構５０、可変バルブタイミング機構８２を制御する。
　そして、ＲＡＭやバッファなどの記憶装置の故障が発生してから係る故障発生が診断されるまでの間においては、上記に説明したメイン制御装置７０及びサブ制御装置７１，７２における目標値の制限処理によってフェイルセーフが実施され、ピストン３３と吸気バルブ８１とが干渉することが抑制される。
　図３に示した構成において、位置センサ５０ａ、位相角センサ８２ａをそれぞれ２重に設け、サブ制御装置７１，７２及びメイン制御装置７０のハイセレクト処理部７１Ａ，７２Ａ，７０Ａ，７０Ｅに２重に設けたセンサの信号をそれぞれ入力させることができる。更に、２重に設けたセンサの出力についてより干渉が発生し易い側の検出信号を選択する選択処理を行い、係る選択処理で選択したセンサ出力をハイセレクト処理部７１Ａ，７２Ａ，７０Ａ，７０Ｅに出力させる構成とすることができる。
　また、図３の機能ブロック図に示した構成では、メイン制御装置７０が算出した目標角度ＶＣＲtgm及び目標位相角ＶＴＣtgmを、サブ制御装置７１，７２のセレクトハイ処理部７１Ａ，７２Ａ及びセレクトロー処理部７１Ｃ，７２Ｃの双方に出力するが、図４に示した構成によって、セレクトロー処理部７１Ｃ，７２Ｃに入力させる制御用目標値とセレクトハイ処理部７１Ａ，７２Ａに入力させる制限用目標値とを異なる値に設定することができる。
　図４の機能ブロック図は、図３の機能ブロック図に対して、メイン制御装置７０に目標値演算部７０Ｊ、７０Ｋを追加した点が異なり、図３に示したブロックと同一のブロックについては同一符号を付して詳細な説明を省略する。
　目標値演算部７０Ｊは、セレクトロー処理部７０Ｄから出力される目標角度ＶＣＲtgmを入力し、更に、位置センサ５０ａが出力する圧縮比可変機構５０のコントロールシャフト２５の実角度ＶＣＲacsの信号と、第１サブ制御装置７１から取得した圧縮比可変機構５０のコントロールシャフト２５の実角度ＶＣＲac1の信号とを入力する。
　そして、目標値演算部７０Ｊは、目標角度ＶＣＲtgm、及び、実角度ＶＣＲacsと実角度ＶＣＲac1との偏差に応じて目標値ＶＣＲtgc及び目標値ＶＣＲtglを設定し、目標値ＶＣＲtgcを第１サブ制御装置７１のセレクトロー処理部７１Ｃに出力し、目標値ＶＣＲtglを第２サブ制御装置７２のセレクトハイ処理部７２Ａに出力する。
　目標値演算部７０Ｊは、実角度ＶＣＲacsと実角度ＶＣＲac1とのいずれが圧縮比の高い側であるかを判別し、実角度ＶＣＲacsが圧縮比としてより高い場合には、目標値ＶＣＲtgcを、ＶＣＲtgc＝ＶＣＲtgm－ΔＶＣＲac（ΔＶＣＲac＝実角度ＶＣＲacs－実角度ＶＣＲac1）として演算し、目標値ＶＣＲtglを、目標角度ＶＣＲtgmと同じ値にする。
　一方、実角度ＶＣＲac1が圧縮比としてより高い場合、目標値演算部７０Ｊは、目標値ＶＣＲtgcを、ＶＣＲtgc＝ＶＣＲtgm－ΔＶＣＲacとし、目標値ＶＣＲtglを、ＶＣＲtgl＝ＶＣＲtgm－ΔＶＣＲacとする。
　同様に、目標値演算部７０Ｋは、セレクトロー処理部７０Ｈから出力される目標位相角ＶＴＣtgmを入力し、更に、位相角センサ８２ａが出力する可変バルブタイミング機構８２の実位相角ＶＴＣacsの信号と、第２サブ制御装置７２から取得した可変バルブタイミング機構８２の実位相角ＶＴＣac2の信号とを入力する。
　そして、目標値演算部７０Ｋは、目標位相角ＶＴＣtgm、及び、実位相角ＶＴＣacsと実位相角ＶＴＣac2との偏差に応じて目標値ＶＴＣtgc及び目標値ＶＴＣtglを設定し、目標値ＶＴＣtgcを第２サブ制御装置７２のセレクトロー処理部７２Ｃに出力し、目標値ＶＴＣtglを第１サブ制御装置７１のセレクトハイ処理部７１Ａに出力する。
　目標値演算部７０Ｋは、実位相角ＶＴＣacsと実位相角ＶＴＣac2とのいずれが吸気バルブ８１のバルブタイミングとして進角側であるかを判別し、実位相角ＶＴＣacsがバルブタイミングとしてより進角側である場合には、制御用目標値ＶＴＣtgcを、ＶＴＣtgc＝ＶＴＣtgm－ΔＶＴＣac（ΔＶＴＣac＝ＶＴＣacs－ＶＴＣac2）として演算し、目標値ＶＴＣtglを、目標位相角ＶＴＣtgmと同じ値とする。
　一方、実位相角ＶＴＣac2が吸気バルブ８１のバルブタイミングとしてより進角側である場合、目標値演算部７０Ｋは、制御用目標値ＶＴＣtgcを、ＶＴＲtgc＝ＶＴＣtgm－ΔＶＴＣacとし、制限用目標値ＶＴＣtglを、ＶＴＣtgl＝ＶＴＣtgm－ΔＶＴＣacとする。
　メイン制御装置７０及び第１サブ制御装置７１は、圧縮比可変機構５０の制御量であるコントロールシャフト２５の角度を検出する位置センサ５０ａからの信号を入力するが、センサ出力信号のＡ／Ｄ変換処理のばらつきなどによって、メイン制御装置７０が認識する実角度ＶＣＲacsと、第１サブ制御装置７１が認識する実角度ＶＣＲac1とに偏差が生じることがある。
　ここで、第１サブ制御装置７１は、メイン制御装置７０が指示する目標角度ＶＣＲtgに実角度ＶＣＲac1を近づけるように圧縮比可変機構５０のアクチュエータ５１を制御するから、メイン制御装置７０が認識する実角度ＶＣＲacsと第１サブ制御装置７１が認識する実角度ＶＣＲac1とに偏差があると、メイン制御装置７０は目標角度ＶＣＲtgに見合った実角度に圧縮比可変機構５０が制御されていないと判断する可能性がある。
　そこで、図４のブロック図に示した構成では、メイン制御装置７０は、第１サブ制御装置７１に指示する目標角度ＶＣＲtgmを、メイン制御装置７０が認識する実角度ＶＣＲacsと第１サブ制御装置７１が認識する実角度ＶＣＲac1との偏差の分だけ修正する。
　これにより、メイン制御装置７０は、目標角度ＶＣＲtgに見合った実角度に圧縮比可変機構５０が制御されていることを、正しく判断できるようになる。
　一方、干渉抑制のための目標値の制限処理において、実角度ＶＣＲacsと実角度ＶＣＲac1との偏差の分だけ修正された目標角度ＶＣＲtgmを用いると、ＶＣＲacs＞ＶＣＲac1である場合には、目標角度ＶＣＲtgmを圧縮比の減少方向に修正することになり、これは、干渉を発生させ易くする方向への修正となってしまう。
　そこで、図４のブロック図に示した構成において、メイン制御装置７０は、ＶＣＲacs＞ＶＣＲac1である場合の目標値ＶＣＲtglを、目標角度ＶＣＲtgmと同じ値にすることで、実角度ＶＣＲacsと実角度ＶＣＲac1との偏差に基づく目標値の修正処理によって干渉を発生させてしまうことを抑制する。
　同様に、メイン制御装置７０と第２サブ制御装置７２との間では、第２サブ制御装置７２に指示する目標位相角ＶＴＣtgmを、メイン制御装置７０が認識する実位相角ＶＴＣacsと第２サブ制御装置７２が認識する実位相角ＶＴＣac2との偏差の分だけ修正する。これにより、メイン制御装置７０は、目標位相角ＶＴＣtgに見合った実位相角に可変バルブタイミング機構８２が制御されていることを、正しく判断できる。
　また、ＶＴＣacs＞ＶＴＲac2である場合の目標値ＶＴＣtglを、目標位相角ＶＴＣtgmと同じ値にすることで、実位相角ＶＴＣacsと実位相角ＶＴＣac2との偏差の分に基づく目標値の修正によって干渉を発生させてしまうことを抑制する。
　従って、図４に示した目標値演算部７０Ｊ、７０Ｋをメイン制御装置７０が備えることで、メイン制御装置７０は、サブ制御装置７１，７２に指示した目標値に見合った制御量になっているか否かを精度良く判断しつつ、ピストン３３と吸気バルブ８１との干渉の発生を抑制できる。
　なお、実角度ＶＣＲacsと実角度ＶＣＲac1との偏差が閾値を超えるようになった場合、メイン制御装置７０と第１サブ制御装置７１との少なくとも一方が圧縮比可変機構５０を安全側に導くフェイルセーフ処理を実行する構成とすることができる。また、実位相角ＶＴＣacsと実位相角ＶＴＣac2との偏差が閾値を超えるようになった場合、メイン制御装置７０と第２サブ制御装置７２との少なくとも一方が可変バルブタイミング機構８２を安全側に導くフェイルセーフ処理を実行する構成とすることができる。
　メイン制御装置７０が実施するフェイルセーフ処理は、例えば、サブ制御装置７１，７２に指示する目標値をフェイルセーフ用目標値に固定する処理などである。
　また、サブ制御装置７１，７２が実施するフェイルセーフ処理は、例えば、圧縮比可変機構５０、可変バルブタイミング機構８２のアクチュエータに出力する操作量をフェイルセーフ用操作量に固定する処理などである。なお、フェイルセーフ用操作量にはアクチュエータの作動を停止させる操作量が含まれる。
　更に、可変バルブタイミング機構８２のアクチュエータへの電源供給を遮断する処理を、メイン制御装置７０とサブ制御装置７１，７２との少なくとも一方がフェイルセーフ処理として実施することができる。
　また、図５に示すように、圧縮比可変機構５０のコントロールシャフト２５の実角度ＶＣＲacsを検出する位置センサ５０ａを２重に設け、一方の位置センサ５０ａ（１）の出力を第１サブ制御装置７１に入力させ、他方の位置センサ５０ａ（２）の出力をメイン制御装置７０に入力させることができる。
　同様に、可変バルブタイミング機構８２による実位相角ＶＴＣacsを検出する位相角センサ８２ａを２重に設け、一方の位相角センサ８２ａ（１）の出力を第２サブ制御装置７２に入力させ、他方の位相角センサ８２ａ（２）の出力をメイン制御装置７０に入力させる構成とすることができる。
　ここで、相互に分解能の異なるセンサを２重に設ける構成とすることができ、例えば、メイン制御装置７０に接続されるセンサに比べてサブ制御装置７０に接続されるセンサの分解能をより高く設定する構成とし、図４に示したようにメイン制御装置７０に目標値演算部７０Ｊ、７０Ｋを設けることができる。
　係るセンサを２重に備える構成におけるセンサの故障は、センサ間における検出値の違いに基づいて診断できるが、前述のようにメイン制御装置７０とサブ制御装置７１，７２との間におけるＡ／Ｄ変換処理のばらつきによってセンサ間で検出値に差が生じ、更に、分解能が異なるセンサを組み合わせて用いる場合には分解能の差分によって検出値に差が生じる。
　そこで、センサ間における検出値の差と比較する故障判定用の閾値を、Ａ／Ｄ変換処理などのばらつき分と分解能の差分との総和に応じて設定し、センサ間における検出値の差が故障判定用の閾値を超えたときにセンサ故障の発生を判定することができる。
　また、２重に設けたセンサのいずれが故障しているかによって異なるフェイルセーフ処理を実施させることができる。
　ここで、例えば、圧縮比可変機構５０、可変バルブタイミング機構８２の制御量の可変範囲を定める機械的なストッパ位置に制御したときのセンサ出力を学習させ、係る学習値の時系列的変化に基づいて故障センサを特定することができる。
　そして、メイン制御装置７０に接続されるセンサである位置センサ５０ａ（２）、位相角センサ８２ａ（２）と、サブ制御装置７１，７２に接続されるセンサである位置センサ５０ａ（１）、位相角センサ８２ａ（１）とのうち、メイン制御装置７０に接続されるセンサが故障したことが検出された場合、サブ制御装置７１，７２は、位置センサ５０ａ（１）、位相角センサ８２ａ（１）の出力に基づいて圧縮比可変機構５０、可変バルブタイミング機構８２の制御を継続することができる。
　一方、サブ制御装置７１，７２に接続されるセンサが故障した場合、サブ制御装置７１，７２は、メイン制御装置７０から送られる検出値に基づき圧縮比可変機構５０、可変バルブタイミング機構８２の制御を継続することができる。
　但し、メイン制御装置７０とサブ制御装置７１，７２との間で通信に要する時間のために検出値の更新が遅れ、制御量のオーバーシュートが発生するなどの制御性が低下する可能性がある。
　そこで、サブ制御装置７１，７２に接続されるセンサが故障した場合には、圧縮比可変機構５０で可変とされる圧縮比、可変バルブタイミング機構８２で可変とされるバルブタイミングをフェイルセーフ用の固定の目標値に制御したり、検出値の更新遅れがあってもオーバーシュートを十分に抑えることができるようにゲインを低下させてフィードバック制御を継続させたりすることができる。
　以上、好ましい実施形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。
　前述の実施形態では、圧縮比可変機構５０及び可変バルブタイミング機構８２を備えた内燃機関１０におけるピストン３３と吸気バルブ８１との干渉を抑制するための制御を示したが、排気バルブ９１のバルブタイミングを可変とする可変バルブタイミング機構を備える場合、前述の実施形態と同様な処理を行うことで、ピストン３３と排気バルブ９１との干渉を抑制することができることは明らかである。
　なお、排気バルブ９１のバルブタイミングを可変とする場合、バルブタイミングを遅角する方向が、上死点における排気バルブ９１とピストン３３との距離を近づけ干渉が発生し易くなる方向となる。
　また、前述の実施形態では、圧縮比可変機構５０及び可変バルブタイミング機構８２の双方について、メイン制御装置７０における目標値の制限処理及びサブ制御装置７１，７２における目標値の制限処理を実施する構成としたが、圧縮比可変機構５０と可変バルブタイミング機構８２とのいずれか一方で、メイン制御装置７０における目標値の制限処理及びサブ制御装置７１，７２における目標値の制限処理を実施する構成とすることができる。
　また、可変動弁機構は可変バルブタイミング機構８２に限定されず、吸気バルブ８１又は排気バルブ９１の開期間（換言すれば、排気バルブ９１の作動角）を可変とする可変作動角機構や、可変バルブタイミング機構８２と可変作動角機構との組み合わせとすることができる。更に、可変動弁機構を、電磁石などのアクチュエータによって吸気バルブ８１を開閉駆動する電磁バルブ駆動機構とすることができる。そして、これらの可変動弁機構においても上記と同様な処理を実施することで、同様な作用効果が得られることは明らかである。
　また、第１制御対象と第２制御対象との組み合わせは、圧縮比可変機構５０と可変動弁機構との組み合わせに限定されず、例えば、可変動弁機構同士の組み合わせである可変バルブタイミング機構と可変作動角機構との組み合わせにおいて、可変バルブタイミング機構と可変作動角機構とを同時に作動させるときに、過渡的に機関バルブの開時期や閉時期が目標から過剰にずれてしまうことを抑制するための処理に適用できる。
　また、メイン制御装置７０、第１サブ制御装置７１、第２サブ制御装置７２がコントローラー・エリア・ネットワークを介して接続され、メイン制御装置７０、第１サブ制御装置７１、第２サブ制御装置７２の間における制御量の検出値や目標値の送受信がＣＡＮバッファを介して行われる構成とすることができる。
　また、メイン制御装置７０、第１サブ制御装置７１、第２サブ制御装置７２を別体に設ける構成に限定されず、メイン制御装置７０、第１サブ制御装置７１、第２サブ制御装置７２としての機能を備える１つのユニットで制御装置を構成することができる。
　１０…エンジン、３３…ピストン、５０…圧縮比可変機構（第１制御対象）、７０…メイン制御装置、７１…第１サブ制御装置、７２…第２サブ制御装置、８１…吸気バルブ、８２…可変バルブタイミング機構（可変動弁機構、第２制御対象）

Claims (15)

  1. 　第１制御対象の制御量及び第２制御対象の制御量を指示するメイン制御装置と、前記メイン制御装置の指示に応じて前記第１制御対象を制御する第１サブ制御装置と、前記メイン制御装置の指示に応じて前記第２制御対象を制御する第２サブ制御装置と、を含み、
    　前記メイン制御装置は、前記第２制御対象の制御量に応じて前記第１制御対象の制御量の指示範囲を変更し、前記第１サブ制御装置は、前記第２制御対象の制御量に応じて前記第１制御対象の制御量の制御範囲を変更する、内燃機関の制御装置。
  2. 　前記メイン制御装置は、更に、前記第１制御対象の制御量に応じて前記第２制御対象の制御量の指示範囲を変更し、
    　前記第２サブ制御装置は、前記第１制御対象の制御量に応じて前記第２制御対象の制御量の制御範囲を変更する、請求項１記載の内燃機関の制御装置。
  3. 　前記第１サブ制御装置は、前記第２制御対象の制御量の計測値及び前記メイン制御装置による前記第２制御対象の制御量の指示値に応じて前記第１制御対象の制御量の制御範囲を変更し、
    　前記第２サブ制御装置は、前記第１制御対象の制御量の計測値及び前記メイン制御装置による前記第１制御対象の制御量の指示値に応じて前記第２制御対象の制御量の制御範囲を変更する、請求項２記載の内燃機関の制御装置。
  4. 　前記第１制御対象の制御量を計測する第１センサと、前記第２制御対象の制御量を計測する第２センサとを備え、前記第１サブ制御装置は前記第１センサの信号を入力し、前記第２サブ制御装置は前記第２センサの信号を入力し、
    　前記メイン制御装置は、前記第１制御対象の制御量の計測値を前記第１センサ及び前記第１サブ制御装置から取得し、前記第２制御対象の制御量の計測値を前記第２センサ及び前記第２サブ制御装置から取得し、
    　前記第１サブ制御装置と前記第２サブ制御装置との一方は、他方の制御対象の制御量の計測値を他方から取得する、請求項２記載の内燃機関の制御装置。
  5. 　前記メイン制御装置は、前記第１制御対象の制御量について取得した２つの計測値の偏差に応じて前記第１サブ制御装置と前記第２サブ制御装置とに出力する前記第１制御対象の制御量の指示値を変更し、また、
    　前記メイン制御装置は、前記第２制御対象の制御量について取得した２つの計測値の偏差に応じて前記第１サブ制御装置と前記第２サブ制御装置とに出力する前記第２制御対象の制御量の指示値を変更する、請求項４記載の内燃機関の制御装置。
  6. 　前記メイン制御装置、前記第１サブ制御装置及び前記第２制御装置は、同一の制御対象について取得した複数の制御量の信号のうち、制御量の可変範囲をより狭めることになる信号を選択する、請求項３記載の内燃機関の制御装置。
  7. 　前記メイン制御装置、前記第１サブ制御装置及び前記第２制御装置は、前記制御量の指示値の限界値を変更し、変更される限界値に応じて指示値の可変範囲を制限する、請求項２記載の内燃機関の制御装置。
  8. 　前記第１制御対象と前記第２制御対象との一方は前記内燃機関のピストンの上死点位置を変更して圧縮比を変更する圧縮比可変機構であり、他方は前記内燃機関のバルブタイミングを変更する可変動弁機構である、請求項１記載の内燃機関の制御装置。
  9. 　前記第１制御対象の制御量を計測する第１センサを２重に備え、前記第１サブ制御装置は、前記２重に備えた第１センサの一方の信号を入力し、前記メイン制御装置は、前記２重に備えた第１センサの他方の信号を入力し、
    　更に、前記第２制御対象の制御量を計測する第２センサを２重に備え、前記第２サブ制御装置は、前記２重に備えた第２センサの一方の信号を入力し、前記メイン制御装置は、前記２重に備えた第２センサの他方の信号を入力する、請求項２記載の内燃機関の制御装置。
  10. 　前記第１制御対象は、前記内燃機関のピストンの上死点位置を変更して圧縮比を変更する圧縮比可変機構であり、前記第２制御対象は、前記内燃機関の吸気バルブのバルブタイミングの進角量を変更する可変動弁機構であり、
    　前記メイン制御装置は、第１の圧縮比上限値を、前記可変動弁機構で変更されるバルブタイミングの進角量に基づいて設定し、前記第１の圧縮比上限値を下回る圧縮比の指示値を前記第１サブ制御装置に出力し、
    　前記第１サブ制御装置は、第２の圧縮比上限値を、前記可変動弁機構で変更されるバルブタイミングの進角量に基づいて設定し、前記メイン制御装置が出力する圧縮比の指示値と前記第２の圧縮比上限値とのうちの低い方の圧縮比に基づいて前記圧縮比可変機構を制御する、請求項１記載の内燃機関の制御装置。
  11. 　前記メイン制御装置は、前記進角量を検出する第１センサの信号を入力すると共に、前記第２サブ制御装置から前記進角量の情報を取得し、前記第１センサの信号から求めた進角量と前記第２サブ制御装置から取得した進角量とのうちの大きい方の進角量に基づき、前記第１の圧縮比上限値を設定し、
    　前記第１サブ制御装置は、前記第１センサの信号を入力し、前記第２サブ制御装置から前記進角量の情報を取得し、更に、前記メイン制御装置が前記第２サブ制御装置に出力する進角量の指示値を入力し、前記第１センサの信号から求めた進角量と前記第２サブ制御装置から取得した進角量と前記メイン制御装置が前記第２サブ制御装置に出力する進角量の指示値とのうちの最も大きな進角量に基づき、前記第２の圧縮比上限値を設定する、請求項１０記載の内燃機関の制御装置。
  12. 　前記第１制御対象は、前記内燃機関のピストンの上死点位置を変更して圧縮比を変更する圧縮比可変機構であり、前記第２制御対象は、前記内燃機関の吸気バルブのバルブタイミングの進角量を変更する可変動弁機構であり、
    　前記メイン制御装置は、第１の進角量上限値を、前記圧縮比可変機構で変更される圧縮比に基づいて設定し、前記第１の進角量上限値を下回る進角量の指示値を前記第２サブ制御祖位置に出力し、
    　前記第２制御対象は、第２の進角量上限値を、前記圧縮比可変機構で変更される圧縮比に基づいて設定し、前記メイン制御装置が出力する進角量の指示値と前記第２の進角量上限値とのうちの小さい方の進角量に基づいて前記可変動弁機構を制御する、請求項２記載の内燃機関の制御装置。
  13. 　前記メイン制御装置は、前記圧縮比を検出する第２センサの信号を入力すると共に、前記第１サブ制御装置から前記圧縮比の情報を取得し、前記第２センサの信号から求めた圧縮比と前記第１サブ制御装置から取得した圧縮比とのうちの高い方の圧縮比に基づき、前記第１の進角量上限値を設定し、
    　前記第２サブ制御装置は、前記第２センサの信号を入力し、前記第１サブ制御装置から前記圧縮比の情報を取得し、更に、前記メイン制御装置が前記第１サブ制御装置に出力する圧縮比の指示値を入力し、前記第２センサの信号から求めた圧縮比と前記第１サブ制御装置から取得した圧縮比と前記メイン制御装置が前記第１サブ制御装置に出力する圧縮比の指示値とのうちの最も高い圧縮比に基づき、前記第２の進角量上限値を設定する、請求項１２記載の内燃機関の制御装置。
  14. 　第１制御対象の制御量及び第２制御対象の制御量を指示するメイン制御装置、前記メイン制御装置の指示に応じて前記第１制御対象を制御する第１サブ制御装置、及び前記メイン制御装置の指示に応じて前記第２制御対象を制御する第２サブ制御装置によって内燃機関を制御する方法であって、以下のステップを含むこと、
    　前記第２制御対象の制御量の情報を前記メイン制御装置及び前記第１サブ制御装置がそれぞれ取得し、
    　前記メイン制御装置が前記第１制御対象の制御量の指示値を前記第２制御対象の制御量に応じて変更し、
    　前記第１サブ制御装置がメイン制御装置からの指示に基づく前記第１制御対象の制御を前記第２制御対象の制御量に応じて変更する。
  15. 　請求項１４記載の内燃機関の制御方法において、更に以下のステップを含むこと、
    　前記第１制御対象の制御量の情報を前記メイン制御装置及び前記第２サブ制御装置がそれぞれ取得し、
    　前記メイン制御装置が前記第２制御対象の制御量の指示値を前記第１制御対象の制御量に応じて変更し、
    　前記第２サブ制御装置がメイン制御装置からの指示に基づく前記第２制御対象の制御を前記第１制御対象の制御量に応じて変更する。
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