(57)【要約】    【課題】  通信手段３０の通信異常時に可変動弁装置を安全側に制御する。    【解決手段】  ＥＣＭ１０は、吸気バルブのバルブリフト量（ＶＥＬ）の目標値を算出して、ＶＥＬ−Ｃ／Ｕ２０へ送信する。ＶＥＬ−Ｃ／Ｕ２０は、ＥＣＭ１０からのＶＥＬ目標値に従って、ＶＥＬを制御すると共に、ＶＥＬ実際値を検出して、ＥＣＭ１０へ送信する。ＥＣＭ１０は、バルブタイミング（ＶＴＣ）の目標値を算出して、ＶＴＣを制御するものであり、ＶＴＣ目標値の算出に際し、ＶＥＬ−Ｃ／Ｕ２０からのＶＥＬ実際値に応じて、ＶＴＣ目標値を制限する機能を有している。ここにおいて、ＥＣＭ１０、ＶＥＬ−Ｃ／Ｕ２０のそれぞれに、通信手段３０の通信異常を検出する機能と、通信異常の検出時に、送信されるＶＥＬ実際値又はＶＥＬ目標値を所定の固定値に置き換える機能と、を具備させる。【選択図】  図４
2008286165.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２コントロールユニットと、これらの間の通信手段とを備え、
前記第１コントロールユニットは、内燃機関の吸気バルブ若しくは排気バルブの可変動弁装置の１つの制御要素の目標値を算出して、前記第２コントロールユニットへ送信し、
前記第２コントロールユニットは、前記第１コントロールユニットからの目標値に従って、前記１つの制御要素を制御すると共に、前記１つの制御要素の実際値を検出して、前記第１コントロールユニットへ送信する、内燃機関の可変動弁制御装置において、
前記第１及び第２コントロールユニットのそれぞれに、
前記通信手段の通信異常を検出する通信異常検出手段と、
通信異常の検出時に、他方のコントロールユニットから送信される実際値又は目標値を所定の固定値に置き換えるフェイルセーフ手段と、
を具備させたことを特徴とする内燃機関の可変動弁制御装置。
【請求項２】
前記第１コントロールユニットに具備させる前記フェイルセーフ手段は、通信異常の検出時に、前記第２コントロールユニットから送信される実際値を、所定の固定値に置き換える際に、自身で算出した目標値と、異常検出前に送信されて記憶保持している実際値とのうち、吸気バルブ若しくは排気バルブとピストンとの干渉という点で非安全側の値を、前記固定値とすることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の可変動弁制御装置。
【請求項３】
前記可変動弁装置の前記１つの制御要素は、吸気バルブ若しくは排気バルブのバルブリフト量であり、前記非安全側の値は、大きい方の値であることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の可変動弁制御装置。
【請求項４】
前記可変動弁装置の前記１つの制御要素は、吸気バルブ若しくは排気バルブのバルブタイミングであり、前記非安全側の値は、吸気バルブ開時期が進角側若しくは排気バルブ閉時期が遅角側の値であることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の可変動弁制御装置。
【請求項５】
前記第２コントロールユニットに具備させる前記フェイルセーフ手段は、通信異常の検出時に、前記第１コントロールユニットから送信される目標値を、所定の固定値に置き換える際に、自身で検出した実際値と、異常検出前に送信されて記憶保持している目標値とのうち、吸気バルブ若しくは排気バルブとピストンとの干渉という点で安全側の値を、前記固定値とすることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の内燃機関の可変動弁制御装置。
【請求項６】
前記可変動弁装置の前記１つの制御要素は、吸気バルブ若しくは排気バルブのバルブリフト量であり、前記安全側の値は、小さい方の値であることを特徴とする請求項５記載の内燃機関の可変動弁制御装置。
【請求項７】
前記可変動弁装置の前記１つの制御要素は、吸気バルブ若しくは排気バルブのバルブタイミングであり、前記安全側の値は、吸気バルブ開時期が遅角側若しくは排気バルブ閉時期が進角側の値であることを特徴とする請求項５記載の内燃機関の可変動弁制御装置。
【請求項８】
前記第１コントロールユニットは、前記可変動弁装置の他の制御要素の目標値を算出して、前記他の制御要素を制御するものであり、前記他の制御要素の目標値の算出に際し、前記第２コントロールユニットからの前記１つの制御要素の実際値に応じて、前記他の制御要素の目標値を制限する機能を有することを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１つに記載の内燃機関の可変動弁制御装置。
【請求項９】
前記可変動弁装置の前記１つの制御要素は、吸気バルブ若しくは排気バルブのバルブリフト量であり、前記他の制御要素は、吸気バルブ若しくは排気バルブのバルブタイミングであることを特徴とする請求項８記載の内燃機関の可変動弁制御装置。
【請求項１０】
前記可変動弁装置の前記１つの制御要素は、吸気バルブ若しくは排気バルブのバルブタイミングであり、前記他の制御要素は、吸気バルブ若しくは排気バルブのバルブリフト量であることを特徴とする請求項８記載の内燃機関の可変動弁制御装置。
【請求項１１】
各コントロールユニットに具備させる前記通信異常検出手段は、他方のコントロールユニットから前記通信手段を介して所定の周期でカウントアップしつつ送信するメッセージカウンタの値を監視することにより、通信異常を検出することを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか１つに記載の内燃機関の可変動弁制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の可変動弁制御装置に関し、特に２つのコントロールユニットを用い、コントロールユニット間で通信するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載の内燃機関の可変動弁制御装置では、内燃機関の吸気バルブ又は排気バルブの少なくとも一方に対し、バルブタイミング制御とバルブリフト量制御とを行う場合に、バルブタイミングとバルブリフト量との一方の制御状態に応じて、他方の制御の制御範囲を制限している。
【０００３】
具体的には、例えば吸気バルブのバルブリフト量の目標値を算出して、これに基づいてバルブリフト量を制御する一方、バルブリフト量の実際値を検出して、これに基づいて吸気バルブのバルブタイミングの進角側限界値を設定し、バルブタイミングが進角側限界値を超えないように制御することで、吸気バルブとピストンとの干渉を防止している。
【特許文献１】特開２００２−２８５８７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、内燃機関の可変動弁制御装置において、第１及び第２コントロールユニットを用い、第１コントロールユニットで、吸気バルブ若しくは排気バルブの可変動弁装置の１つの制御要素（バルブリフト量又はバルブタイミング）の目標値を算出して、第２コントロールユニットへ送信し、第２コントロールユニットで、前記１つの制御要素を制御すると共に、前記１つの制御要素の実際値を検出して、前記第１コントロールユニットへ送信する場合、次のような問題点がある。
【０００５】
第１及び第２コントロールユニット間の通信手段が、マイコンの通信機能の故障、ハーネス・コネクタの故障、ノイズなどにより、通信異常を生じると、通信手段で送る目標値や実際値が異常となるため、第１コントロールユニットでの前記１つの制御要素の実際値に基づく他の制御要素の制御や、第２コントロールユニットでの前記１つの制御要素の目標値に基づく制御に支障をきたす可能性がある。
【０００６】
本発明は、このような実状に鑑み、通信異常を生じたとしても、吸気バルブ若しくは排気バルブを好適に制御することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このため、本発明では、第１及び第２コントロールユニットのそれぞれに、通信手段の通信異常を検出する通信異常検出手段と、通信異常の検出時に、他方のコントロールユニットから送信される実際値又は目標値を所定の固定値を置き換えるフェイルセーフ手段と、を具備させたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、通信異常を生じても、通信手段で送られる実際値や目標値を所定の固定値に置き換えることで、吸気バルブ若しくは排気バルブを好適に制御することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
図１は本発明の一実施形態を示すエンジン（直噴火花点火式内燃機関）のシステム図である。
【００１１】
エンジン１の吸気通路２には、電制スロットル弁３が設置されている。電制スロットル弁３は、エンジンコントロールユニット（以下ＥＣＭという）１０により開度制御される。電制スロットル弁３の制御を受けた空気は、吸気バルブ４を介して、エンジン１の燃焼室５に吸入される。
【００１２】
吸気バルブ４には、可変動弁装置として、吸気バルブ４のバルブリフト量、詳しくはバルブ作動角（開期間）及びリフト量を連続的に変化させることができるバルブ作動角及びリフト量可変装置（ＶＥＬ装置；ＶＥＬアクチュエータ４９）と、吸気バルブ４のバルブタイミング（バルブ作動角の中心位相）を連続的に変化させることができるバルブタイミング可変装置（ＶＴＣ装置；ＶＴＣアクチュエータ５１）とが設けられている。詳細については後述する。
【００１３】
エンジン１の燃焼室５には、点火プラグ６と共に、燃料噴射弁７が設置されている。燃料噴射弁７は、ＥＣＭ１０からエンジン回転に同期して吸気行程又は圧縮行程にて出力される噴射パルス信号によりソレノイドに通電されて開弁し、燃焼室５内に所定圧力に調圧された燃料を噴射するようになっている。
【００１４】
燃焼室５内に噴射された燃料は混合気を形成し、ＥＣＭ１０により決定された点火時期にて点火プラグ６により点火されて燃焼する。燃焼後の排気は、排気バルブ８を介して、排気通路９へ排出される。
【００１５】
ＥＣＭ１０には、エンジン運転条件として、アクセルペダルセンサ１１により検出されるアクセル開度ＡＰＯ、クランク角センサ１２により検出されるエンジン回転数Ｎｅ、エアフローメータ１３により検出される吸入空気量Ｑａなどが入力されている。
【００１６】
次に、吸気バルブ４の可変動弁装置について、図２により説明する。
【００１７】
吸気バルブ４（１気筒につき２つ設けられる）の端部のバルブリフタ４０の上方には、図外のクランク軸に連動して軸周りに回転駆動されるカム軸４１が気筒列方向に延在している。このカム軸４１の外周には、吸気バルブ４に対応して揺動カム４２が揺動可能に外装されており、この揺動カム４２がバルブリフタ４０に当接してこれを押圧することにより、吸気バルブ４が図外のバルブスプリングのバネ力に抗して開閉駆動される。
【００１８】
ここにおいて、カム軸４１と揺動カム４２との間で、両者４１、４２を機械的に連携するリンクの姿勢を変化させて、吸気バルブ４のバルブ作動角（開期間）及びリフト量を連続的に可変制御可能なバルブ作動角及びリフト量可変装置（ＶＥＬ装置）が設けられている。
【００１９】
ＶＥＬ装置は、カム軸４１に偏心して設けられてカム軸４１と一体的に回転する駆動カム４３と、この駆動カム４３の外周に相対回転可能に外嵌するリング状リンク４４と、カム軸４１と略平行に気筒列方向へ延在する制御軸４５と、この制御軸４５に偏心して設けられて制御軸４５と一体的に回転する制御カム４６と、この制御カム４６の外周に相対回転可能に外嵌すると共に、一端がリング状リンク４４の先端と相対回転可能に連結されたロッカアーム４７と、このロッカアーム４７の他端と揺動カム４２の先端とに回転可能に連結され、両者４７、４２を機械的に連携するロッド状リンク４８と、を有している。
【００２０】
上記のカム軸４１及び制御軸４５は、軸受ブラケットを介してエンジンのシリンダヘッド側へ回転可能に支持されている。制御軸４５の一端にはバルブ作動角及びリフト量変更用のアクチュエータ（ＶＥＬアクチュエータ）４９の出力端が接続されており、このＶＥＬアクチュエータ４９によって制御軸４５が所定の制御角度範囲内で軸周りに回転駆動されると共に、所定の回転位相に保持される。
【００２１】
このような構成により、クランク軸に連動してカム軸４１が回転すると、駆動カム４３を介してリング状リンク４４が実質的に並進作動すると共に、ロッカアーム４７が制御カム４６周りを揺動し、ロッド状リンク４８を介して揺動カム４２が揺動して、吸気バルブ４が開閉駆動される。
【００２２】
また、ＶＥＬアクチュエータ４９により制御軸４５を回動することにより、ロッカアーム４７の揺動中心となる制御カム４６の中心位置が変化して、各リンク４４、４８等の姿勢が変化し、揺動カム４２の揺動角度範囲が変化する。これにより、バルブ作動角の中心位相が略一定のままで、バルブ作動角及びリフト量が連続的に変化する。より具体的には、制御軸４５を一方向へ回動することにより、バルブ作動角及びリフト量が増加し、他方向へ回動することによりバルブ作動角及びリフト量が減少するようになっている。
【００２３】
従って、ＶＥＬアクチュエータ４９の通電量をデューティ制御することで、制御軸４５の回転位相を変更して、吸気バルブ４のバルブ作動角及びリフト量を変更することができ（図３のＡ参照）、これによりバルブ作動角及びリフト量可変装置（ＶＥＬ装置）が構成される。
【００２４】
一方、カム軸４１は、クランク軸の回転がタイミングベルトによりスプロケット５０に入力されて駆動されるが、バルブタイミング変更のため、スプロケット５０とカム軸４１との間に、これらの回転位相を制御可能なロータリー式のアクチュエータ（ＶＴＣアクチュエータ）５１が装着されている。
【００２５】
従って、ＶＴＣアクチュエータ５１の通電量をデューティ制御することで、クランク軸とカム軸４１との回転位相を変更して、吸気バルブ４のバルブタイミング（バルブ作動角の中心位相）を変更することができ（図３のＡ参照）、これによりバルブタイミング可変装置（ＶＴＣ装置）が構成される。
【００２６】
ここにおいて、図４に制御系の構成を示すように、ＶＴＣ装置のＶＴＣアクチュエータ５１は、第１コントロールユニットであるＥＣＭ１０により制御するが、ＶＥＬ装置のＶＥＬアクチュエータ４９は、第１コントロールユニットであるＥＣＭ１０とは別の、第２コントロールユニット（以下ＶＥＬ−Ｃ／Ｕという）２０により制御する。
【００２７】
そして、各制御のため、ＥＣＭ１０には、ＶＴＣアクチュエータ５１の実位置を検出するＶＴＣ位置センサ５１Ｓの信号を入力して、ＶＴＣ実際値（実バルブタイミング）を検出する機能を持たせ、ＶＥＬ−Ｃ／Ｕ２０には、ＶＥＬアクチュエータ４９の実位置を検出するＶＥＬ位置センサ４９Ｓの信号を入力して、ＶＥＬ実際値（実バルブリフト量）を検出する機能を持たせている。
【００２８】
但し、エンジン運転条件に応じてＶＥＬ目標値（目標バルブリフト量）を算出する機能と、エンジン運転条件に応じてＶＴＣ目標値（目標バルブタイミング）を算出する機能とは、エンジン運転条件に関する各種センサの信号が入力されるＥＣＭ１０に集中させている。
【００２９】
このため、ＥＣＭ１０とＶＥＬ−Ｃ／Ｕ２０とは、通信手段（ＣＡＮ）３０により接続し、ＥＣＭ１０からＶＥＬ−Ｃ／Ｕ２０へ、ＶＥＬ目標値（目標バルブリフト量）を送信するようにしている。ＣＡＮ（Controller Area Network）は、それぞれのコントロールユニットを２本の通信線でつないでシリアル通信することにより、コントロールユニット間でのデータの送受信を可能とするものである。
【００３０】
また、ＶＥＬ−Ｃ／Ｕ２０からＥＣＭ１０へは、ＶＥＬ実際値（実バルブリフト量）を送信するようにしている。これは次の理由による。
【００３１】
吸気バルブのバルブタイミング制御とバルブリフト量制御とは独立に行うものであり、それぞれの制御範囲は、各制御特性によってエンジン性能（運転性能及び排気浄化性能など）を最大限高められるように設定されている。しかし、そのため、これらの制御を併用した場合には、例えば図３のＢに示すように、バルブタイミングを進角側に、バルブリフト量を高リフト側に制御すると、ピストン上死点におけるバルブリフト量が極めて大きくなる恐れがある。
【００３２】
ピストン上死点近傍において、バルブリフト量が過度に大きくならないように吸気バルブのＶＴＣ装置の最大進角値やＶＥＬ装置の最大リフト量を制限するため、ストッパ等により機械的に制限するのでは、制御範囲が狭められてしまい、吸気バルブとピストンとの間に干渉が生じないバルブタイミング及びバルブリフト量においても、制御量の上限が制限されるため、吸気バルブのバルブタイミング制御とバルブリフト量制御とを併用することによる出力増大及び排気性能向上の効果が十分に得られない。
【００３３】
そこで、吸気バルブのＶＴＣ装置に比べてＶＥＬ装置の方が応答性が高いことを前提とすると、ＶＥＬ実際値（実バルブリフト量）に応じて、ＶＴＣ目標値（目標バルブタイミング）に対する進角側限界値を設定し、ＶＴＣ目標値の算出に際し、これが進角側限界値を超えないように、制限している。
【００３４】
このため、ＶＥＬ実際値を検出する機能を有するＶＥＬ−Ｃ／Ｕ２０から、ＶＴＣ目標値を算出する機能を有するＥＣＭ１０へ、ＶＥＬ実際値を送信している。
【００３５】
図５はＥＣＭ１０側のメイン制御のフローチャートであり、これについて説明する。
【００３６】
Ｓ１１では、エンジン回転数Ｎｅとエンジン負荷を代表する基本燃料噴射量Ｔｐ（＝Ｋ×Ｑａ／Ｎｅ；Ｋは定数）とに基づいて、マップを参照することにより、ＶＥＬ目標値（目標バルブリフト量）を算出する。算出したＶＥＬ目標値は、通信手段により、ＶＥＬ−Ｃ／Ｕへ送信する。
【００３７】
Ｓ１２では、エンジン回転数とエンジン負荷を代表する基本燃料噴射量Ｔｐとに基づいて、マップを参照することにより、ＶＴＣ目標値（目標バルブタイミング）を算出する。
【００３８】
Ｓ１３では、後述する図７のフローにより確定されるＶＥＬ実際値（実バルブリフト量）を読込む。基本的には、ＶＥＬ位置センサを介してＶＥＬ−Ｃ／Ｕにより検出された値を通信手段により受信したものであるが、通信異常の検出時には固定値に置き換えるようにしており、詳しくは後述する。
【００３９】
Ｓ１４では、ＶＥＬ実際値（実バルブリフト量）に基づいて、テーブルを参照することにより、ＶＴＣ目標値（目標バルブタイミング）の限界値（進角側限界値）を算出する。
【００４０】
ＶＴＣ目標値（目標バルブタイミング）の限界値は、ＶＥＬ実際値（実バルブリフト量）が低リフト量〜中リフト量の範囲においては、ＶＴＣを最進角値に制御しても、吸気バルブとピストンとが干渉する恐れはないため、ＶＴＣのストッパ機構により規制される最進角位置と同じにしている。
【００４１】
一方、吸気バルブのバルブリフト量が高リフト量の領域になると、ＶＴＣが最進角位置に近づくにつれて、ピストン上死点において吸気バルブとピストンとが干渉する恐れを生じるため、ＶＴＣ目標値の限界値を徐々に遅角側へ設定するようになっている。
【００４２】
Ｓ１５では、Ｓ１２で求めたＶＴＣ目標値とＳ１４で求めた限界値とを比較し、ＶＴＣ目標値＞限界値の場合（ＶＴＣ目標値が限界値より進角側の場合）は、Ｓ１６へ進んで、ＶＴＣ目標値＝限界値として、ＶＴＣ目標値を制限した後、Ｓ１７へ進む。ＶＴＣ目標値≦限界値の場合（ＶＴＣ目標値が限界値より遅角側の場合）は、そのままＳ１７へ進む。
【００４３】
Ｓ１７では、ＶＴＣ位置センサの検出信号に基づいて、ＶＴＣ実際値（実バルブタイミング）を検出する。
【００４４】
Ｓ１８では、ＶＴＣ目標値（目標バルブタイミング）とＶＴＣ実際値（実バルブタイミング）との偏差ＶＴＣＥＲＲを算出する。
【００４５】
Ｓ１９では、前記偏差ＶＴＣＥＲＲに応じて、ＶＴＣ実際値をＶＴＣ目標値に一致させるように、ＶＴＣアクチュエータに対する制御出力を算出して出力し、フィードバック制御を行い、バルブタイミングを制御する。
【００４６】
具体的には、先ず、前記偏差ＶＴＣＥＲＲと、フィードバックゲインＧｐ（比例分）、Ｇｉ（積分分）、Ｇｄ（微分分）とに基づいて、次式により、比例分制御量ＶＴＣｐ、積分分制御量ＶＴＣｉ、微分分制御量ＶＴＣｄをそれぞれ求める。
【００４７】
ＶＴＣｐ＝Ｇｐ・ＶＴＣＥＲＲ
ＶＴＣｉ＝ＶＴＣｉｚ＋Ｇｉ・ＶＴＣＥＲＲ
ＶＴＣｄ＝Ｇｄ・（ＶＴＣＥＲＲ−ＶＴＣＥＲＲｚ）
尚、添字のｚは、前回値であることを示す。
【００４８】
次に、基本デューティ値ＢＡＳＤＴＹｖｔｃと制御量ＶＴＣｐ、ＶＴＣｉ、ＶＴＣｄを加算して、ＶＴＣデューティ値ＶＴＣＤＴＹを演算し（次式参照）、これを出力信号としてＶＴＣアクチュエータを駆動する。
【００４９】
ＶＴＣＤＴＹ＝ＢＡＳＤＴＹｖｔｃ＋ＶＴＣｐ＋ＶＴＣｉ＋ＶＴＣｄ
ここでは、ＶＴＣアクチュエータは、ＶＴＣデューティ値ＶＴＣＤＴＹ＝基本デューティ値ＢＡＳＤＴＹｖｔｃ（例えば５０％）のときに、そのときの位置で固定され、偏差の分、プラス側又はマイナス側に設定されることで、駆動され、偏差がなくなれば、ＶＴＣデューティ値ＶＴＣＤＴＹ＝基本デューティ値ＢＡＳＤＴＹｖｔｃとなって、その位置で固定されるものとする。
【００５０】
図６はＶＥＬ−Ｃ／Ｕ２０側のメイン制御のフローチャートであり、これについて説明する。
【００５１】
Ｓ２１では、後述する図８のフローにより確定されるＶＥＬ目標値（目標バルブリフト量）を読込む。基本的には、ＥＣＭにより算出された値を通信手段により受信したものであるが、通信異常の検出時には固定値に置き換えるようにしており、詳しくは後述する。
【００５２】
Ｓ２２では、ＶＥＬ位置センサの検出信号に基づいて、ＶＥＬ実際値（実バルブリフト量）を検出する。検出したＶＥＬ実際値は、通信手段により、ＥＣＭへ送信する。
【００５３】
Ｓ２３では、ＶＥＬ目標値（目標バルブリフト量）とＶＥＬ実際値（実バルブリフト量）との偏差ＶＥＬＥＲＲを算出する。
【００５４】
Ｓ２４では、前記偏差ＶＥＬＥＲＲに応じて、ＶＥＬ実際値をＶＥＬ目標値に一致させるように、ＶＥＬアクチュエータに対する制御出力を算出して出力し、フィードバック制御を行い、バルブリフト量を制御する。フィードバック制御の詳細は、ＥＣＭでのＶＴＣアクチュエータに対するフィードバック制御と同様である。
【００５５】
ところで、上記のシステムにおいて、ＥＣＭ１０とＶＥＬ−Ｃ／Ｕ２０との間の通信手段３０が、マイコンの通信機能の故障、ハーネス・コネクタの故障、ノイズなどにより、通信異常を生じると、通信手段３０で送るＶＥＬ目標値やＶＥＬ実際値が異常となるため、ＥＣＭ１０でのＶＥＬ実際値に基づくＶＴＣ限界値設定を含むＶＴＣ制御（バルブタイミング制御）や、ＶＥＬ−Ｃ／Ｕ２０でのＶＥＬ目標値に基づくＶＥＬ制御（バルブリフト量制御）に支障をきたし、吸気バルブを好適に制御することが困難となる恐れがある。
【００５６】
例えば、ＥＣＭ１０からＶＥＬ−Ｃ／Ｕ２０へ送信するＶＥＬ目標値（目標バルブリフト量）がリフト量大側にエラーを生じることで、ＶＥＬ−Ｃ／Ｕ２０でのバルブリフト量制御が大側となり、このときにバルブタイミングが進角側になっていると、ピストン上死点でのバルブリフト量が大きすぎる恐れがある。
【００５７】
また、ＶＥＬ−Ｃ／Ｕ２０からＥＣＭ１０へ送信するＶＥＬ実際値（実バルブリフト量）がリフト量小側にエラーを生じることで、ＥＣＭ１０にて、ＶＥＬ実際値（実バルブリフト量）に応じてＶＴＣ目標値（目標バルブタイミング）に対する進角側限界値を設定する際に、限界値が実質的に設定されなくなり、バルブリフト量が大きいにもかかわらず、バルブタイミングが進角側に設定されてしまい、ピストン上死点でのバルブリフト量が大きすぎて、ピストンとの干渉を生じる恐れがある。
【００５８】
従って、通信手段３０の通信異常を検出し、通信異常の検出時に、フェイルセーフ処理を行う。
【００５９】
通信異常の検出の概要について説明する。
【００６０】
各コントロールユニット（ＥＣＭ１０、ＶＥＬ−Ｃ／Ｕ２０）にそれぞれ具備させる通信異常検出手段は、他方のコントロールユニットから通信手段を介して所定の周期でカウントアップしつつ送信するメッセージカウンタの値を監視することにより、通信異常を検出する。
【００６１】
具体的には、図９に示すように、ＥＣＭ１０では、所定の周期でカウントアップしつつメッセージカウンタＥＣＭＶＥＬＣＫをＶＥＬ−Ｃ／Ｕ２０へ送信し、ＶＥＬ−Ｃ／Ｕ２０では、そのメッセージカウンタＥＣＭＶＥＬＣＫの値を監視し、所定の周期でカウントアップしていないときに異常とみなす。
【００６２】
また、ＶＥＬ−Ｃ／Ｕ２０では、所定の周期でカウントアップしつつメッセージカウンタＶＥＬＥＣＭＣＫをＥＣＭ１０へ送信し、ＥＣＭ１０では、そのメッセージカウンタＶＥＬＥＣＭＣＫの値を監視し、所定の周期でカウントアップしていないときに異常とみなす。
【００６３】
図７はＥＣＭ１０でのフェイルセーフ制御（通信異常検出を含むＶＥＬ実際値読込み）のフローチャートであり、これについて説明する。
【００６４】
Ｓ１０１では、ＶＥＬ−Ｃ／ＵからのメッセージカウンタＶＥＬＥＣＭＣＫについて、前回値ＶＥＬＥＣＭＣＫｚとの差（カウンタ偏差）を求めて、１以外か否かを判定する。ＮＯの場合（＝１の場合）は、正常であるので、Ｓ１０２へ進み、インクリメントカウンタＶＥＬＥＣＭＮＧ＝０とする。
【００６５】
これに対し、ＹＥＳの場合（≠１の場合）は、正しくカウントアップしておらず、異常であるので、Ｓ１０３へ進み、インクリメントカウンタＶＥＬＥＣＭＮＧを１アップする（ＶＥＬＥＣＭＮＧ＝ＶＥＬＥＣＭＮＧｚ＋１）。
【００６６】
次のＳ１０４では、インクリメントカウンタＶＥＬＥＣＭＮＧが予め定めた異常確定判定値ＣＮＧ以上（ＶＥＬＥＣＭＮＧ≧ＣＮＧ）であるか否かを判定する。ＮＯの場合（ＶＥＬＥＣＭＮＧ＜ＣＮＧの場合）は、正常とみなして、Ｓ１０５へ進み、ＶＥＬ−Ｃ／Ｕから送信されるＶＥＬ実際値を読込む（ＶＥＬ−Ｃ／Ｕから送信されるＶＥＬ実際値をそのままＶＥＬ実際値とする）。
【００６７】
これに対し、ＹＥＳの場合（ＶＥＬＥＣＭＮＧ≧ＣＮＧの場合）は、通信異常と確定し、Ｓ１０６へ進んで、フェイルセーフ処理を実施する。すなわち、ＶＥＬ−Ｃ／Ｕから送信されるＶＥＬ実際値を所定の固定値に置き換える。すなわち、自身（ＥＣＭ）で算出したＶＥＬ目標値と、異常検出前に送信されて記憶保持しているＶＥＬ実際値とのうち、吸気バルブとピストンとの干渉という点で非安全側の値、すなわち大きい方（バルブリフト量大側）の値を選択し、これを固定値として、ＶＥＬ−Ｃ／Ｕから送信されるＶＥＬ実際値を置き換える。尚、自身（ＥＣＭ）で算出したＶＥＬ目標値は、異常検出前に自身で算出して記憶保持しているＶＥＬ目標値であってもよいし、最新に自身で算出したＶＥＬ目標値であってもよい。
【００６８】
このように、ＶＥＬ実際値を非安全側のリフト量大側の値とすることで、これを用いて制御する際は、より安全側に制御することになるので、安全側に制御することができる。すなわち、ＶＥＬ実際値に基づいてＶＴＣ目標値に対する制限値を設定する際は、制限値をより遅角側に設定することになるので、ピストンと吸気バルブとの干渉を確実に防止できるようになる。
【００６９】
具体的には、図１０のタイムチャートに示されるように、メッセージカウンタＶＥＬＥＣＭＣＫの値がカウントアップしなくなり（カウンタ偏差＝０となり）、その後、異常が確定すると、ＶＥＬ−Ｃ／ＵからのＶＥＬ実際値に代えて、異常検出前（異常発生前）のＶＥＬ目標値とＶＥＬ実際値とから、セレクトハイした値を、フェイルセーフ処理後のＶＥＬ実際値とする。これにより、ＶＥＬ−Ｃ／ＵからのＶＥＬ実際値が異常発生により過小となっても、制御に用いるＶＥＬ実際値を大きな値とすることができ、これによりＶＴＣ目標値に対する限界値を遅角側に設定することができ、バルブタイミングを遅角側に制御して、ピストンと吸気バルブとの干渉を確実に防止できる。
【００７０】
図８はＶＥＬ−Ｃ／Ｕ２０でのフェイルセーフ制御（通信異常検出を含むＶＥＬ目標値読込み）のフローチャートであり、これについて説明する。
【００７１】
Ｓ２０１では、ＥＣＭからのメッセージカウンタＥＣＭＶＥＬＣＫについて、前回値ＥＣＭＶＥＬＣＫｚとの差（カウンタ偏差）を求めて、１以外か否かを判定する。ＮＯの場合（＝１の場合）は、正常であるので、Ｓ２０２へ進み、インクリメントカウンタＥＣＭＶＥＬＮＧ＝０とする。
【００７２】
これに対し、ＹＥＳの場合（≠１の場合）は、正しくカウントアップしておらず、異常であるので、Ｓ２０３へ進み、インクリメントカウンタＥＣＭＶＥＬＮＧを１アップする（ＥＣＭＶＥＬＮＧ＝ＥＣＭＶＥＬＮＧｚ＋１）。
【００７３】
次のＳ２０４では、インクリメントカウンタＥＣＭＶＥＬＮＧが予め定めた異常確定判定値ＣＮＧ以上（ＥＣＭＶＥＬＮＧ≧ＣＮＧ）であるか否かを判定する。ＮＯの場合（ＥＣＭＶＥＬＮＧ＜ＣＮＧの場合）は、正常とみなして、Ｓ２０５へ進み、ＥＣＭから送信されるＶＥＬ目標値を読込む（ＥＣＭから送信されるＶＥＬ目標値をそのままＶＥＬ目標値とする）。
【００７４】
これに対し、ＹＥＳの場合（ＥＣＭＶＥＬＮＧ≧ＣＮＧの場合）は、通信異常と確定し、Ｓ２０６へ進んで、フェイルセーフ処理を実施する。すなわち、ＥＣＭから送信されるＶＥＬ目標値を所定の固定値に置き換える。すなわち、自身（ＶＥＬ−Ｃ／Ｕ）で検出したＶＥＬ実際値と、異常検出前に送信されて記憶保持しているＶＥＬ目標値とのうち、吸気バルブとピストンとの干渉という点で安全側の値、すなわち小さい方（バルブリフト量小側）の値を選択し、これを固定値として、ＥＣＭから送信されるＶＥＬ目標値を置き換える。尚、自身（ＶＥＬ−Ｃ／Ｕ）で検出したＶＥＬ実際値は、異常検出前に自身で検出して記憶保持しているＶＥＬ実際値であってもよいし、最新に自身で検出したＶＥＬ実際値であってもよい。
【００７５】
このように、ＶＥＬ目標値を安全側のリフト量小側の値とすることで、これに従って制御する際に、安全側に制御することができる。すなわち、バルブリフト量制御においてリフト量小側に制御することになるので、ピストンと吸気バルブとの干渉を確実に防止できるようになる。
【００７６】
具体的には、図１１のタイムチャートに示されるように、メッセージカウンタＥＣＭＶＥＬＣＫの値がカウントアップしなくなり（カウンタ偏差＝０となり）、その後、異常が確定すると、ＥＣＭからのＶＥＬ目標値に代えて、異常検出前（異常発生前）のＶＥＬ実際値とＶＥＬ目標値とから、セレクトローした値を、フェイルセーフ処理後のＶＥＬ目標値とする。これにより、ＥＣＭからのＶＥＬ目標値が異常発生により過大となっても、制御に用いるＶＥＬ目標値を小さな値とすることができ、バルブリフト量を小側に制御して、ピストンと吸気バルブとの干渉を確実に防止できる。
【００７７】
尚、以上では吸気バルブの可変動弁装置について説明したが、本発明は排気バルブの可変動弁装置についても適用可能である。
【００７８】
排気バルブのバルブタイミング制御とバルブリフト量制御とを併用するものでも、排気バルブのバルブタイミングを遅角側に制御すると共にバルブリフト量を高リフト側に制御すると、ピストン上死点近傍で排気バルブのリフト量が大きすぎる恐れがあり、同様の問題を生じるからである。
【００７９】
以上説明したように、本実施形態によれば、第１及び第２コントロールユニット（ＥＣＭ１０、ＶＥＬ−Ｃ／Ｕ２０）と、これらの間の通信手段（３０）とを備え、前記第１コントロールユニット（ＥＣＭ１０）は、内燃機関の吸気バルブ若しくは排気バルブの可変動弁装置の１つの制御要素（バルブリフト量）の目標値を算出して、前記第２コントロールユニット（ＶＥＬ−Ｃ／Ｕ２０）へ送信し、前記第２コントロールユニット（ＶＥＬ−Ｃ／Ｕ２０）は、前記第１コントロールユニット（ＥＣＭ１０）からの目標値に従って、前記１つの制御要素（バルブリフト量）を制御すると共に、前記１つの制御要素（バルブリフト量）の実際値を検出して、前記第１コントロールユニット（ＥＣＭ）へ送信する、内燃機関の可変動弁制御装置において、前記第１及び第２コントロールユニット（ＥＣＭ１０、ＶＥＬ−Ｃ／Ｕ２０）のそれぞれに、前記通信手段（３０）の通信異常を検出する通信異常検出手段と、通信異常の検出時に、他方のコントロールユニットから送信される実際値又は目標値を所定の固定値に置き換えるフェイルセーフ手段と、を具備させたことにより、通信異常を生じても、安全側の制御を行うようにすることができ、吸気バルブ若しくは排気バルブとピストンとの干渉を回避することができる。また、ストッパ等による機械的な制限が不要となり、可変動弁装置の制御範囲を拡大できるため、燃費向上等を図ることができる。また、干渉対策のためのピストンのバルブリセス深さアップによる出力、燃費、排気性能低下を防止することができる。
【００８０】
この場合、特に、送信される実際値については、吸気バルブ若しくは排気バルブとピストンとの干渉という点で非安全側の固定値に置き換え、送信される目標値については、吸気バルブ若しくは排気バルブとピストンとの干渉という点で安全側の固定値に置き換えることで、送信される値に応じた的確な置き換えが可能となる。
【００８１】
すなわち、実際値については非安全側の固定値に置き換えることで、これを用いた他の制御を安全側に誘導することができ、目標値については安全側の固定値に置き換えることで、これに従って安全側に制御することができる。
【００８２】
また、本実施形態によれば、前記第１コントロールユニット（ＥＣＭ１０）に具備させる前記フェイルセーフ手段は、通信異常の検出時に、前記第２コントロールユニット（ＶＥＬ−Ｃ／Ｕ２０）から送信される実際値を、所定の固定値に置き換える際に、自身で算出した目標値と、異常検出前に送信されて記憶保持している実際値とのうち、吸気バルブ若しくは排気バルブとピストンとの干渉という点で非安全側の値を、前記固定値とすることにより、これを用いた他の制御を行う場合に、確実に安全側に制御することができる。
【００８３】
また、本実施形態によれば、前記可変動弁装置の前記１つの制御要素は、吸気バルブ若しくは排気バルブのバルブリフト量であり、前記非安全側の値は、大きい方の値であるとすることにより、バルブリフト量の実際値を用いて他の制御（バルブタイミングの制御）を行う場合に、確実に安全側に制御することができる。
【００８４】
但し、前記可変動弁装置の前記１つの制御要素を吸気バルブ若しくは排気バルブのバルブタイミングとすることも可能である。この場合、前記可変動弁装置の前記１つの制御要素は、吸気バルブ若しくは排気バルブのバルブタイミングであり、前記非安全側の値は、吸気バルブ開時期が進角側若しくは排気バルブ閉時期が遅角側の値であるとすることにより、バルブタイミングの実際値を用いて他の制御（バルブリフト量の制御）を行う場合に、確実に安全側に制御することができる。
【００８５】
また、本実施形態によれば、前記第２コントロールユニット（ＶＥＬ−Ｃ／Ｕ２０）に具備させる前記フェイルセーフ手段は、通信異常の検出時に、前記第１コントロールユニット（ＥＣＭ）から送信される目標値を、所定の固定値に置き換える際に、自身で検出した実際値と、異常検出前に送信されて記憶保持している目標値とのうち、吸気バルブ若しくは排気バルブとピストンとの干渉という点で安全側の値を、前記固定値とすることにより、これに従って制御を行う場合に、確実に安全側に制御することができる。
【００８６】
また、本実施形態によれば、前記可変動弁装置の前記１つの制御要素は、吸気バルブ若しくは排気バルブのバルブリフト量であり、前記安全側の値は、小さい方の値であるとすることにより、バルブリフト量を目標値に制御する場合に、確実に安全側に制御することができる。
【００８７】
但し、前記可変動弁装置の前記１つの制御要素を吸気バルブ若しくは排気バルブのバルブタイミングとすることも可能である。この場合、前記可変動弁装置の前記１つの制御要素は、吸気バルブ若しくは排気バルブのバルブタイミングであり、前記安全側の値は、吸気バルブ開時期が遅角側若しくは排気バルブ閉時期が進角側の値であるとすることにより、バルブタイミングを目標値に制御する場合に、確実に安全側に制御することができる。
【００８８】
また、本実施形態によれば、前記第１コントロールユニット（ＥＣＭ１０）は、前記可変動弁装置の他の制御要素（バルブタイミング）の目標値を算出して、前記他の制御要素（バルブタイミング）を制御するものであり、前記他の制御要素（バルブタイミング）の目標値の算出に際し、前記第２コントロールユニット（ＶＥＬ−Ｃ／Ｕ２０）からの前記１つの制御要素（バルブリフト量）の実際値に応じて、前記他の制御要素（バルブタイミング）の目標値を制限する機能を有することにより、２つの制御を関連させて、ピストンとの干渉を防止することができる。
【００８９】
また、本実施形態によれば、前記可変動弁装置の前記１つの制御要素は、吸気バルブ若しくは排気バルブのバルブリフト量であり、前記他の制御要素は、吸気バルブ若しくは排気バルブのバルブタイミングであるとすることにより、バルブリフト量に応じて、バルブタイミングを的確に規制することができる。
【００９０】
但し、ＶＴＣ装置の方がＶＥＬ装置に比べて応答性が高い場合などは、バルブタイミングを先行（優先）して制御するのが望ましい。この場合、前記可変動弁装置の前記１つの制御要素は、吸気バルブ若しくは排気バルブのバルブタイミングであり、前記他の制御要素は、吸気バルブ若しくは排気バルブのバルブリフト量であるとすることにより、バルブタイミングに応じて、バルブリフト量を的確に規制することができる。
【００９１】
このように、バルブリフト量とバルブタイミングとの一方の制御状態に応じて、他方の制御の制御範囲を制限することにより、バルブリフト量とバルブタイミングとの一方の制御状態と無関係にエンジン運転条件に応じた要求通りに他方を制御したときには、他方の制御の制御範囲を制限することにより、ピストンとの干渉を防止することができる。また、一方の制御状態と無関係に要求通りに制御しても、ピストンと干渉しないときには、そのまま他方を要求通りに制御することにより、エンジン性能を最大限高めることができ、例えば冷間始動時やリーン燃焼時等の運転状態における出力向上や排気浄化性能向上を図ることができる。
【００９２】
また、本実施形態によれば、各コントロールユニット（ＥＣＭ１０、ＶＥＬ−Ｃ／Ｕ２０）に具備させる前記通信異常検出手段は、他方のコントロールユニットから前記通信手段を介して所定の周期でカウントアップしつつ送信するメッセージカウンタ（ＥＣＭＶＥＬＣＫ、ＶＥＬＥＣＭＣＫ）の値を監視することにより、通信異常を検出する構成とすることにより、簡単かつ確実なものとすることができる。
【００９３】
尚、本発明では、通信手段の通信異常の検出時に、通信手段により通信される可変動弁装置の１つの制御要素の実際値又は目標値を所定の固定値に置き換えるが、この固定値は、予め定めた一定値であってもよい。実際値を置き換える場合には、予め定めた非安全側の一定値（吸気バルブ若しくは排気バルブのバルブリフト量であれば大側の一定値、吸気バルブのバルブタイミングであれば進角側の一定値、排気バルブのバルブタイミングであれば遅角側の一定値）とすることで、これを用いた他の制御を安全側に誘導できるからである。目標値を置き換える場合は、予め定めた安全側の一定値（吸気バルブ若しくは排気バルブのバルブリフト量であれば小側の一定値、吸気バルブのバルブタイミングであれば遅角側の一定値、排気バルブのバルブタイミングであれば進角側の一定値）とすることで、これに従って安全側に制御することができるからである。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の一実施形態を示すエンジンのシステム図
【図２】可変動弁装置の構成図
【図３】可変動弁装置によるバルブリフト特性図
【図４】制御系の構成図
【図５】ＥＣＭ側のメイン制御のフローチャート
【図６】ＶＥＬ−Ｃ／Ｕ側のメイン制御のフローチャート
【図７】ＥＣＭ側の通信異常検出を含むＶＥＬ実際値読込みのフローチャート
【図８】ＶＥＬ−Ｃ／Ｕ側の通信異常検出を含むＶＥＬ目標値読込みのフローチャート
【図９】通信異常の検出に用いるメッセージカウンタの説明図
【図１０】ＥＣＭ側のタイムチャート
【図１１】ＶＥＬ−Ｃ／Ｕ側のタイムチャート
【符号の説明】
【００９５】
１  エンジン
４  吸気バルブ
８  排気バルブ
１０  ＥＣＭ（第１コントロールユニット）
２０  ＶＥＬ−Ｃ／Ｕ（第２コントロールユニット）
３０  通信手段
４９  ＶＥＬアクチュエータ
４９Ｓ  ＶＥＬ位置センサ
５１  ＶＴＣアクチュエータ
５１Ｓ  ＶＴＣ位置センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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