(57)【要約】【課題】この発明は、内燃機関の弁体を２個以上のモータで駆動する場合において、モータ故障時に、弁体の動作異常に起因する運転状態への影響を少なくすることができる内燃機関の弁駆動システムを提供することを目的とする。【解決手段】内燃機関の弁体を二つのモータで駆動し、個々のモータが別々の弁体を駆動するように構成する。二つのモータの両方が正常である場合には、二つのモータが正規の特性を示すことを前提に、個々の弁体の動きが相対的に正規の関係を保つように各モータを制御する。二つのモータのうち少なくとも一方のモータが故障したら、個々の弁体の動きが相対的に正規の関係を保つように、二つのモータの少なくとも一方のモータの制御内容を補正する。【選択図】図５
2008082179.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の第１の弁体を駆動する第１モータと、
前記内燃機関の第２の弁体を駆動する第２モータと、
前記第１モータと前記第２モータの動作状態に基づいて、該第１モータと該第２モータのうち少なくとも一方のモータが故障したか否かを判定する故障判定手段と、
前記第１モータと前記第２モータとが正規の特性を示すことを前提として、前記第１の弁体と前記第２の弁体の動きが相対的に正規の関係を保つように該第１モータと該第２モータとを制御するモータ制御手段と、
前記第１モータと前記第２モータの少なくとも一方のモータが故障したら、前記第１の弁体と前記第２の弁体の動きが相対的に正規の関係を保つように該第１モータと該第２モータの少なくとも一方のモータの制御内容を補正するモータ制御補正手段と、
を有することを特徴とする内燃機関の弁駆動システム。
【請求項２】
前記第１の弁体の動作目標値と前記第２の弁体の動作目標値を発生する目標値発生手段と、
前記故障したと判定されたモータが駆動する弁体の動作目標値と該弁体の実際の動作とのずれを検出する動作ずれ検出手段とを有し、
前記モータ制御補正手段は、前記故障したと判定されたモータが駆動する弁体の動作が該弁体の動作目標値からずれるのと同じように、前記故障したと判定されないモータが駆動する弁体の動作を該弁体の動作目標値からずらすように該故障したと判定されないモータの制御内容を補正する正常モータ制御補正手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の弁駆動システム。
【請求項３】
前記第１の弁体の動作目標値と前記第２の弁体の動作目標値を発生する目標値発生手段と、
前記故障したと判定されたモータが駆動する弁体の動作目標値と該弁体の実際の動作とのずれを検出する動作ずれ検出手段とを有し、
前記モータ制御補正手段は、前記ずれが小さくなるように前記故障したと判定されたモータの制御内容を補正する故障モータ制御補正手段を含むことを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の内燃機関の弁駆動システム。
【請求項４】
前記故障判定手段が判定する前記故障は、前記第１モータと前記第２モータの何れか一方のモータの回転方向が一方向のみとなる故障を含み、
前記モータ制御補正手段が、前記第１モータと前記第２モータの少なくとも一方のモータが前記回転方向が一方向のみとなる故障と判定されたら、該故障と判定されていないモータの回転方向を前記一方向または該一方向と反対の方向のどちらかに限定する回転方向限定手段を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の内燃機関の弁駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の弁駆動システムに係り、特に内燃機関の弁体をモータにより駆動する弁駆動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特開２００５−５４７３２号公報に開示されているように、内燃機関の弁体をモータにより駆動する弁駆動システムが知られている。内燃機関におけるそれぞれの弁体やクランクは、円滑な運転をおこなうために、その動作状態が既定の関係を保つように駆動される必要がある。
【０００３】
弁体をモータにより駆動する際には、モータの動作が弁体の動作に直接反映される。そのため、故障などによりモータの動作状態が異常となると、弁体とクランクの同期が外れるなどして、内燃機関の動作に影響が生ずる場合がある。上記従来の技術では、そのような場合に対処するために、弁体とクランクとの同期が外れた際には弁の開閉動作を停止するなどの措置をとり、弁体の異常動作による影響を抑えることとしている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−５４７３２号公報
【特許文献２】国際公開ＷＯ２００５/１１９０１９号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
内燃機関の弁体を２個以上のモータで駆動する際に、個々のモータが別々の弁体を駆動するように構成される場合がある。この場合には、個々のモータの動作が、それぞれの弁体の動作に反映される。従って、複数の弁体の動きが内燃機関の運転状態などに基づいて定められる正規の関係（例えば、同一のリフト量や、開閉タイミングの同期など）を満たすように、それぞれのモータが制御されることとなる。
【０００６】
しかしながら、このような状態で一部のモータが故障すると、当該故障モータが駆動する弁体と他の正常なモータが駆動する弁体との動作関係が、正規の関係から外れてしまう。これに起因して、内燃機関の運転状態に影響を及ぼす場合がある。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、内燃機関の弁体を２個以上のモータで駆動する場合において、モータ故障時に、弁体の動作異常に起因する運転状態への影響を少なくすることができる内燃機関の弁駆動システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の弁駆動システムであって、
内燃機関の第１の弁体を駆動する第１モータと、
前記内燃機関の第２の弁体を駆動する第２モータと、
前記第１モータと前記第２モータの動作状態に基づいて、該第１モータと該第２モータのうち少なくとも一方のモータが故障したか否かを判定する故障判定手段と、
前記第１モータと前記第２モータとが正規の特性を示すことを前提として、前記第１の弁体と前記第２の弁体の動きが相対的に正規の関係を保つように該第１モータと該第２モータとを制御するモータ制御手段と、
前記第１モータと前記第２モータの少なくとも一方のモータが故障したら、前記第１の弁体と前記第２の弁体の動きが相対的に正規の関係を保つように該第１モータと該第２モータの少なくとも一方のモータの制御内容を補正するモータ制御補正手段と、
を有することを特徴とする。
【０００９】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記第１の弁体の動作目標値と前記第２の弁体の動作目標値を発生する目標値発生手段と、
前記故障したと判定されたモータが駆動する弁体の動作目標値と該弁体の実際の動作とのずれを検出する動作ずれ検出手段とを有し、
前記モータ制御補正手段は、前記故障したと判定されたモータが駆動する弁体の動作が該弁体の動作目標値からずれるのと同じように、前記故障したと判定されないモータが駆動する弁体の動作を該弁体の動作目標値からずらすように該故障したと判定されないモータの制御内容を補正する正常モータ制御補正手段を含むことを特徴とする。
【００１０】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記第１の弁体の動作目標値と前記第２の弁体の動作目標値を発生する目標値発生手段と、
前記故障したと判定されたモータが駆動する弁体の動作目標値と該弁体の実際の動作とのずれを検出する動作ずれ検出手段とを有し、
前記モータ制御補正手段は、前記ずれが小さくなるように前記故障したと判定されたモータの制御内容を補正する故障モータ制御補正手段を含むことを特徴とする。
【００１１】
また、第４の発明は、第１乃至第３の発明において、
前記故障判定手段が判定する前記故障は、前記第１モータと前記第２モータの何れか一方のモータの回転方向が一方向のみとなる故障を含み、
前記モータ制御補正手段が、前記第１モータと前記第２モータの少なくとも一方のモータが前記回転方向が一方向のみとなる故障と判定されたら、該故障と判定されていないモータの回転方向を前記一方向または該一方向と反対の方向のどちらかに限定する回転方向限定手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
第１の発明によれば、第１モータと第２モータのうち少なくとも一つのモータが故障してその動作が異常となった場合でも、弁体の動作に起因する内燃機関への影響を少なくすることができる。
【００１３】
第２の発明によれば、故障モータが駆動する弁体の実際の動きと当該弁体の動作目標値との間のずれを検出し、正常モータが駆動する弁体の実際の動きを、故障モータ側の弁体と同じように動作目標値からずらすことができる。これにより、故障モータ側の弁体と正常モータ側の弁体との間の動きの関係を、正規の関係に近づけることができる。
【００１４】
第３の発明によれば、故障と判定されたモータが駆動する弁体の実際の動きと、当該弁体の動作目標値とのずれを、小さくすることができる。このような制御によれば、弁体の動作状態を、モータ故障発生前の正常な状態に近づけることができる。
【００１５】
第４の発明によれば、一部のモータが異常となって回転方向が一方向のみとなった際に、他の正常なモータが回転方向を反転する動作を行わないようにすることができる。これにより、モータの回転方向を変化させる制御が行われた際に、異常モータと正常モータとがそれぞれ駆動する弁体の間で、動作特性がずれるのを効果的に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
図１は、本発明の実施の形態１の構成を説明するための図である。より具体的には、図１は、直列４気筒式の内燃機関が備える吸気弁を駆動するための弁駆動システムを示している。内燃機関は４つの気筒（＃１気筒〜＃４気筒）を備え、個々の気筒には二つの吸気弁１０が配置される。また、図１では、紙面の右側から左側に向かって、＃１気筒〜＃４気筒が並んでいるものとする。
【００１７】
図１に示す弁駆動システムは、第１カムシャフト１２と、第２カムシャフト１４を備えている。第１カムシャフト１２は、＃１気筒の直上に位置する＃１部分１６と、＃４気筒の直上に位置する＃４部分１８とを有している。第２カムシャフト１４は中空構造とされており、＃１部分１６と＃４部分１８は、第２カムシャフト１４の内部を貫くシャフトによって一体化されている。このため、図１では、紙面右側から左側に向かって、第１カムシャフト１２の＃１部分１６、第２カムシャフト１４、第１カムシャフト１２の＃４部分１８が、順次露出している。
【００１８】
第１カムシャフト１２は、＃１部分１６および＃４部分１８に、それぞれ、＃１気筒の吸気弁１０に対応する二つのカム２０と、＃４気筒の吸気弁１０に対応する二つのカム２０を備えている。それぞれのカム２０は、それぞれの吸気弁１０のバルブリフタ１１と接しており、カム２０の回転により吸気弁１０を駆動することができる。同様に、第２カムシャフト１４は、＃２気筒の直上、および＃３気筒の直上に、それぞれ、それらの吸気弁１０を駆動するためのカム２０を二つずつ備えている。
【００１９】
第１カムシャフト１２の紙面右側の端部には、回転伝達ギヤ２２が装着されている。回転伝達ギヤ２２は、第１モータ２４に装着された回転伝達ギヤ２６と連結されている。このような構成によれば、第１モータ２４の回転が、回転伝達ギヤ２２、２６を介して、第１カムシャフト１２に伝達される。
【００２０】
従って、第１モータ２４が回転することで、第１カムシャフト１２の備えるカム２０を介して、＃１気筒と＃４気筒に対応する吸気弁１０が駆動されることとなる。すなわち、実施の形態１では、第１モータ２４の動作が、＃１、＃４気筒側の吸気弁１０の動作に直接対応する構成となっている。また、第１モータ２４は、第１モータ角センサ２５を内蔵している（図１では、便宜的に第１モータ２４の外部に図示しているが、実際は第１モータ２４の内部に設けられている）。
【００２１】
第２カムシャフト１４は、＃２気筒と＃３気筒との間に回転伝達ギヤ２８を備えている。回転伝達ギヤ２８は、回転伝達ギヤ３０を介して、第２モータ３２に装着された回転伝達ギヤ３４と連結されている。このような構成によれば、第２モータ３２の回転が、回転伝達ギヤ２８，３０，３４を介して、第２カムシャフト１４に伝達される。
【００２２】
よって、第２モータ３２が回転することで、第２カムシャフト１４の備えるカム２０を介して、＃２気筒と＃３気筒に対応する吸気弁１０が駆動されることとなる。そして、第１モータ２４側と同様に、第２モータ３２の動作が＃２、＃３気筒側の吸気弁１０の動作に直接影響することとなる。また、第２モータ３２は、第２モータ角センサ３３を内蔵している（図１では、便宜的に第２モータ３２の外部に図示しているが、実際はその内部に設けられている）。
【００２３】
実施の形態１のシステムは、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０を有している。ＥＣＵ５０は、第１モータ２４本体、第２モータ３２本体とそれぞれ接続している。  ＥＣＵ５０は、各気筒の目標吸気量やクランク角に基づいて、吸気弁１０の動作量（リフト量、開閉タイミングなど）の目標値を算出する機能を有している。そして、ＥＣＵ５０は、算出した吸気弁１０の動作目標値に基づいて、第１モータ２４と第２モータ３２のそれぞれについて回転方向、回転角、回転速度などの動作量に関する制御指令値（以下、単に制御指令値とも呼称する）を与えることができる。
【００２４】
実施の形態１では、ＥＣＵ５０は、それぞれのモータを回転させる状態と、それぞれのモータを所定の回転角の範囲で往復運動させる状態とを実現することができる。モータが回転する状態では、それに伴ってカム２０も回転する。それに対し、モータが所定の回転角内で往復運動する場合には、カム２０は、所定の角度内で揺動することとなる。
【００２５】
ＥＣＵ５０は、第１モータ角センサ２５と第２モータ角センサ３３とに接続されている。そして、ＥＣＵ５０は、これらのモータ角センサの出力に基づき、第１モータ２４と第２モータ３２のそれぞれの回転位置を適宜特定することができる。ＥＣＵ５０は、それらの情報に基づいて、それぞれのモータがいかなる状態（回転位置、回転速度、二つのモータの同期状態など）にあるかを検知することができる。
【００２６】
前述したように、実施の形態１のシステムでは、モータの回転が吸気弁１０の動作に直接反映される。従って、例えば、モータの回転角と当該モータが駆動する吸気弁１０のリフト量とを対応させるマップを予め作成しておくことにより、モータ角センサの出力に基づいて、吸気弁１０がどの様な動作状態にあるか（例えば、クランク角とリフト量の推移など）を特定することができる。
【００２７】
（モータによるカムの回転および揺動）
図２は、実施の形態１の弁駆動システムにおいて、第１カムシャフト１２のカム２０とバルブリフタ１１とを拡大して示した図である。図２（ａ）、（ｂ）は、カム２０がバルブリフタ１１を押し下げる前後の様子を表している。以下の説明では、第１カムシャフト１２のカム２０の動作と、第１モータ２４の動作状態の関係を述べる。なお、第２モータ３２と第２カムシャフト１４のカム２０との間でも、同様の関係が成立するものとする。
【００２８】
前述したように、ＥＣＵ５０は、第１モータ２４を制御して、カム２０が回転する状態と、カム２０が揺動する状態のいずれかを実現する（以下、カム２０が回転するような制御を「回転制御」と、カム２０が揺動するような制御を「揺動制御」とも呼称する）。図２では、このうち、揺動制御が行われている場合の様子を示している。この場合には、カム２０は、図２（ａ）の状態から図２（ｂ）の状態まで所定の角度（以下、揺動角度とも呼称する）だけ回転し、その後、同じ角度だけ逆回転する。
【００２９】
このような動作を繰り返すことで、カム２０がバルブリフタ１１に作用し、吸気弁１０が動作することとなる。揺動制御を行う場合、第１モータ２４に対する制御指令値を適宜設定することにより、カム２０の揺動角度や揺動速度を調節することができる。その結果、カム２０の作用角などを必要に応じて変化させることができ、吸気弁１０のリフト量や開閉タイミングを適宜所望の値とすることができる。
【００３０】
一方、図示しないが、第１モータ２４に対して回転制御が行われている場合には、所定の回転速度で第１モータ２４が回転する。これに伴い、第１カムシャフト１２、カム２０がともに回転状態となる。この場合については、カム２０が３６０°回転するのに伴って、吸気弁１０の駆動が行われる。
【００３１】
このような、回転制御および揺動制御は、内燃機関の運転状態（負荷の大きさや機関回転数など）に応じて適宜選択されることが好ましい。具体的には、例えば、揺動制御においては、リフト量および作用角を小さくしつつ吸気弁１０を駆動することができるので、ポンピングロス低減などの観点から、軽負荷時にこの制御を行うことが好適である。
【００３２】
一方、機関回転数が大きい領域では、モータの回転方向の切り替えを高速で行う必要があるなどの理由から、揺動制御を行うことが困難となりやすい。よって、高回転時には、回転制御が好適である。このように、内燃機関の運転状態に合わせて第１モータ２４の制御を行うことにより、内燃機関の効率やシステムの動作状態などを良好に保ちつつ、その運転を行うことができる。
【００３３】
（実施の形態１のシステムを搭載する車両）
図３は、実施の形態１の弁駆動システムを備える内燃機関が、ハイブリッド車両に搭載された場合の一例を示す図である。なお、このようなハイブリッド車両の構成や動作に関しては既に公知のため、その詳細な説明は省略するものとする。
【００３４】
図３のハイブリッド車両は、内燃機関６０を有している。内燃機関６０は、図１に示した実施の形態１の弁駆動システムを内蔵している。内燃機関６０の出力は、遊星歯車機構へと入力され、ギヤ６２を介してモータージェネレータ１（以下、ＭＧ１とも称す）へ、ギヤ６６を介してモータージェネレータ２（以下、ＭＧ２とも称す）へと伝達される。ギヤ６６を介してＭＧ２側へ伝達された出力は、さらにギヤ７０を介してタイヤへと伝達される。
【００３５】
このような車両の運転中において、ＥＣＵ５０は、スロットルバルブの開度および外気温などに基づいて、内燃機関６０が備える実施の形態１の弁駆動システムを制御することとなる。
【００３６】
図３のハイブリッド車両においては、内燃機関６０の出力トルクがＭＧ２側へと伝達されている状態で、ＭＧ１によってトルクの大きさを計測することができる。また、ＭＧ２を制御することにより、ＭＧ２がタイヤに対してトルクを加えるような運転状態を実現することもできる。
【００３７】
［実施の形態１の動作］
以下、実施の形態１の動作について説明する。
【００３８】
（運転時の動作）
実施の形態１の弁駆動システムを備える内燃機関（図１参照）が運転状態にある際には、円滑な運転を行う観点から、それぞれの気筒（＃１〜＃４気筒）から得られるトルクが略同一となるように、各気筒の燃焼状態が管理される。
【００３９】
実施の形態１では、各気筒の吸気量がほぼ同様となるように、それぞれの吸気弁１０が、同一のリフト量で開閉されているものとする。このような動作を実現するように、ＥＣＵ５０から、第１モータ２４および第２モータ３２に対して制御指令値が送られる。
【００４０】
また、ＥＣＵ５０は、各モータのモータ角センサから得た情報により、制御指令値と各モータの実際の動作状態との整合を確認する。このようにして、各モータが正常に動作しているのを監視することができる。なお、図３で述べた車両の場合には、ドライバから入力される出力トルクの要求値を実現するように、ＥＣＵ５０が各気筒の吸気量を決定し、吸気弁１０の動作を制御する。
【００４１】
（モータの動作補正制御時の動作）
実施の形態１のシステムが動作状態にある場合に、故障など種々の要因により、モータの動作状態が制御指令値と一致しなくなる場合がある。以下の説明では、第１モータ２４の動作が制御指令値と一致しなくなり（すなわち、故障状態となり）、第２モータ３２が制御指令値どおりに動作している（正常動作状態である）場合について述べる。
【００４２】
第１モータ２４において制御指令値と実際の動作との間にずれが生じた場合には、第１モータ２４が駆動する吸気弁１０（すなわち、＃１気筒および＃４気筒の吸気弁）の動作に、例えば次に述べるような影響が生ずる。
【００４３】
図４（ａ）、（ｂ）は、実施の形態１においてモータが故障状態となった際に、吸気弁１０の動作に生ずる影響の例を説明するための図である。図４において、縦軸は吸気弁１０のリフト量（Ａ）、横軸はクランク角（°ＣＡ）を示している。図４において、実線で示したのは、吸気弁１０の動作目標値のラインである。すなわち、モータがＥＣＵ５０の制御指令値どおりに動作した際には、当該モータにより駆動される吸気弁１０のリフト量の変化は、この実線に一致する。
【００４４】
モータが所定の揺動角度で動作するように制御指令値が与えられた際に、その制御指令値よりも実際の動作の揺動角度が小さくなると、当該モータが駆動するカム２０の揺動角度も小さくなる。これにより、このカム２０がバルブリフタ１１を押し下げる量が減少し、吸気弁１０のリフト量が減少する。それに伴い、その吸気弁１０の実際の動作は、図４（ａ）の点線に示すような軌跡を描くようになる。結果、吸気弁１０の最大リフトが、動作目標値に対してΔＡだけ小さくなる。
【００４５】
また、モータに対して所定のタイミングで揺動または回転動作を行うように制御指令値が与えられた際に、その制御指令値よりも実際の動作タイミングが遅れると、カム２０がバルブリフタ１１に作用するタイミングが遅れる。この場合、吸気弁１０が開弁するタイミングが遅れ、その吸気弁１０の実際の動作は、図４（ｂ）の点線に示すような軌跡を描く。その結果、図４（ｂ）に示すように、吸気弁１０のリフトが最大となるタイミングがΔθ°ＣＡずれてしまう。
【００４６】
第１モータ２４が故障状態にあると、第１モータ２４が駆動する吸気弁１０は、図４（ａ）、（ｂ）の点線で例示したように、要求されている動作目標値に対してずれて駆動することになる。その結果、第１モータ２４により駆動する吸気弁１０を備える気筒（すなわち、＃１、＃４気筒）の吸気量が、ＥＣＵ５０が実現しようとする吸気量に一致しなくなる。
【００４７】
それに対し、第２モータ３２はＥＣＵ５０の制御指令値に従って動作するため、第２モータ３２が駆動する吸気弁１０の実動作は動作目標値と一致している。その結果、第２モータ３２が制御する吸気弁１０を備える気筒（＃２、＃３気筒）については、ＥＣＵ５０が実現しようとする吸気量と一致する。
【００４８】
このような状態では、二つのモータが正規の特性を示すのを前提に各気筒の吸気量が一致するように各モータに制御指令値を与えても、結果的に二つのモータの動作にずれが生じ、それぞれの吸気弁１０の動作（リフト量、開閉タイミングなど）が対応しなくなる。このため、気筒間で吸気量に差が生じてしまい、気筒間における出力のバランスが崩れてしまう。気筒間の出力のばらつきが大きくなると、円滑な運転を阻害するおそれがあり好ましくない。
【００４９】
そこで実施の形態１では、このような場合に対処するために、第１モータ２４側の吸気弁１０（以下、故障モータ側の吸気弁とも故障する）の動作が動作目標値に対してずれるのと同じように、第２モータ３２側の吸気弁１０（以下、正常モータ側の吸気弁とも呼称する）の動作を動作目標値からずらすこととする。
【００５０】
具体的には、先ず、ＥＣＵ５０が、故障モータ側の吸気弁１０の動作目標値と、当該吸気弁１０の実際の動作状態とを比較する。故障モータ側の吸気弁１０の動作状態は、第１モータ角センサ２５の出力に基づいて算出することができる。そして、故障モータ側の吸気弁１０の動作目標値と、当該吸気弁１０の実際の動作量とを、クランク角の変化に応じて、それぞれ所定のタイミングでサンプリングする。
【００５１】
これにより、図４に例示したような、縦軸をリフト、横軸をクランク角とした図表上に、動作目標値と実際の動作とをそれぞれトレースしたラインを描くことができる。トレースした二つのラインを比較することにより、所定のクランク角に対する吸気弁１０の動作ずれを特定することができる。
【００５２】
続いて、検出されたずれが、第２モータ３２側の吸気弁１０の動作にも同様に生ずるように、第２モータ３２に与える制御指令値を補正する。このようにすることで、第２モータ３２側の吸気弁１０の動作が、動作目標値に対して、第１モータ２４側の吸気弁１０と同じようにずれることとなる。すなわち、第１モータ２４側の吸気弁１０と第２モータ３２側の吸気弁１０とが、動作目標値に対して同量のずれを含んで動作することとなる。これに伴って、各吸気弁１０の動作の関係が相対的に正規の関係に近づくことになる。
【００５３】
以上説明した動作によれば、第１モータ２４が故障して、第１モータ２４が駆動する吸気弁１０の動作が正規の関係から外れた場合であっても、それぞれの吸気弁１０の動きが正規の関係を保つように、モータの制御内容を補正することができる。これにより、各気筒間で吸気量がばらつき、内燃機関の運転状態に影響が生ずるのを防止することができる。
【００５４】
［実施の形態１の具体的処理］
以下、実施の形態１が行う具体的処理を説明する。図５は、実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。このフローチャートは、実施の形態１が、図３で示したように車両に搭載されている状態で実行されるものとする。
【００５５】
図５に示すルーチンでは、先ず、二つのモータのうち何れかのモータの動作が、制御指令値と一致しなくなったか否かが検知される（ステップ１００）。実施の形態１では、吸気弁１０の動作異常の検知を、以下に述べる「モータ故障判定処理」により行うものとする。
【００５６】
（「モータ故障判定処理」）
まず、ＥＣＵ５０が、第１モータ２４に対して与えている制御指令値を所定時間間隔でサンプリングする。次に、前述したサンプリングタイミングに対応させるように、第１モータ角センサ２５の出力を同様にサンプリングする。第１モータ２４が制御指令値に従って動作している状態（正常に動作している状態）では、サンプリングした制御指令値が要求する回転位置と、これに対応させてサンプリングした第１モータ角センサ２５の出力に基づく第１モータ２４の回転位置とが、一致することとなる。
【００５７】
これらの値を比較し、両者が対応していれば（許容範囲内にあれば）、第１モータ２４は制御指令値の要求に従って動作していると判断することができる。同様に、第２モータ角センサ３３を用いて、第２モータ３２に対してもこのような比較処理を行うものとする。これにより、それぞれのモータが正常に動作しているか否かを検知することができる。
【００５８】
第１モータ２４と第２モータ３２の少なくとも一方が正常に動作していない場合には、吸気弁１０のいずれかの動作状態が、正規の関係から外れたと判断することができる。よって、この場合には、ＥＣＵ５０は、ステップ１００の条件が成立したものと判断する。両方のモータが制御指令値に従って動作している場合には、それぞれの吸気弁１０は同期を保って動作していると考えることができる。従って、ステップ１００の条件は成立していないと判断され、その後、今回のルーチンが終了する。
【００５９】
以下、実施の形態１の具体的処理では、第１モータ２４のみが故障状態（上述した、制御指令値と対応しない動作状態）になった場合について説明する。また、下記の説明では、第１モータ２４を故障モータと、第２モータ３２を正常モータとも呼称する。
【００６０】
ステップ１００の条件が成立したと判断された場合には、制御指令値を変動させることによる吸気弁１０の動作確認がなされる（ステップ１１０）。具体的には、ステップ１００で故障していると判定されたモータ（今回の処理については、第１モータ２４）について、所定時間、制御指令値を所定の設定範囲で変動させつつ、当該モータのモータ角センサの出力を確認する。この設定範囲は、例えば、内燃機関の運転状態に大きな影響を与えない程度の範囲とすることができる。
【００６１】
続いて、設定範囲内で変動した制御指令値に対して、第１モータ角センサ２５の出力が対応しなくなっているか否かが判別される（ステップ１２０）。この条件の成立が認められた場合には、第１モータ２４が確実に故障状態にあると判断される。条件の成立が認められない場合、すなわち、制御指令値に対して第１モータ２４の動作が一致している場合には、第１モータ２４は故障していないと判断され、今回のルーチンが終了する。
【００６２】
ステップ１２０の条件の成立が認められた場合には、それぞれの吸気弁１０の動きの関係が正規の関係（同期）から外れていると判断できる。よって、実施の形態１の処理では、これに対処するために、同期から外れた故障モータ側の吸気弁１０の動作に併せるように、正常モータが駆動している吸気弁１０の動作を制御する（ステップ１３０）。具体的には、正常モータ（第２モータ３２）の制御内容を補正することにより、正常モータ側の吸気弁の動作を調整することとする。実施の形態１では、ステップ１３０で、以下に述べる「動作ずれ検出処理」、「制御内容補正処理」を順次行うこととする。
【００６３】
（動作ずれ検出処理）
先ず、故障モータ側の吸気弁１０の実動作が、ＥＣＵ５０が要求した動作目標値に対してどの程度ずれているのかを検出する。具体的には、クランク角に対応させて、第１モータ２４側の吸気弁１０のリフトの動作目標値と、第１モータ角センサ２５の出力に基づいて得た当該吸気弁１０の実際のリフト量とを、ＥＣＵ５０がそれぞれサンプリングする。
【００６４】
これにより、クランク角に応じた、動作目標値と実際のリフト量とのずれ量（図４のΔＡに相当する）を検出することができる。検出したずれ情報に基づいて、それぞれのクランク角（°ＣＡ）に応じて、吸気弁１０のリフト量のずれ（ΔＡ）がそれぞれ対応するようなマップを作成することができる。
【００６５】
（制御内容補正処理）
続いて、上述したずれ量のマップに基づいて、故障モータ側の吸気弁１０がどの様に動作するのかを推定する。具体的には、故障モータ側の吸気弁１０の動作目標値から、マップから読み出したクランク角毎のΔＡを減算することにより、当該吸気弁１０が実際にどのように動作するかを推定する。
【００６６】
そして、正常モータ側の吸気弁１０が故障モータ側の吸気弁１０の推定動作と正規の関係（同じリフト量、対応する開閉タイミング）を保って動作するように、正常モータに与える制御指令値を補正する。このようにすることで、正常モータ側の吸気弁１０が、故障モータ側の吸気弁１０と正規の関係を保つように動作する。すなわち、第２モータ３２側の吸気弁１０の動作が故障モータ側の吸気弁１０の動作に同期をとって追随し、それぞれの吸気弁１０の動作が相対的に正規の関係に保たれることとなる。
【００６７】
（出力補正処理）
ステップ１３０において正常モータ側の吸気弁１０の動きに補正が加えられると、＃１、＃４気筒の吸気量に一致するように、＃２、＃３気筒の吸気量も変化する。第１モータ２４の故障により＃１、＃４気筒に生ずる影響が当該気筒の吸気量の減少である場合、＃２、＃３気筒の吸気量もこれに合致するように、吸気量が減少することとなる。その結果、＃１〜＃４気筒すべての吸気量が減少し、内燃機関全体の出力が減少することが予想される。
【００６８】
図３で述べた車両を操作する場合には、ＥＣＵ５０は、スロットルバルブの開度および外気温などに基づいて目標トルクを算出し、それぞれのモータに与える制御指令値を決定している。上述したように、モータ故障が発生し、ステップ１３０の処理が行われた後では、この目標トルクに比して実際のトルクが低くなる場合がありうる。その場合、図３の車両において、タイヤに伝わるトルクが、ドライバが要求する値よりも小さくなってしまう。
【００６９】
実施の形態１では、これに対処するために、図３の車両が備えるＭＧ２を用いて、必要に応じ、トルク低下を補うこととする（ステップ１４０）。具体的には、先ず、スロットルバルブの開度および外気温などに基づいて、目標トルクが算出される。その後、ＭＧ１により内燃機関６０の実際のトルクが検知され、検知されたトルクと目標トルクとが比較される。
【００７０】
比較によって実際のトルクが目標トルクを下回っている場合には、その差分を補うように、ＭＧ２によりタイヤ側へトルクが加えられる。これにより、実際のトルクが目標トルクと大きくずれるのを防止することができる。その後、警告灯を点灯してドライバに注意を促した後（ステップ１５０）、今回のルーチンが終了する。
【００７１】
以上の処理によれば、第１モータ２４が故障して、第１モータ２４側の吸気弁１０と第２モータ３２側の吸気弁１０の動作が正規の関係から外れた場合に、それらの吸気弁１０の動作関係を相対的に正規の関係に近づけることができる。その結果、それぞれの吸気弁１０の異常動作を防ぎ、気筒間の吸気量がばらつくのを防ぐことができる。
【００７２】
また、実施の形態１では、ステップ１３０の処理において、故障モータ側の吸気弁１０について動作目標値に対する実動作のずれを検知し、そのずれに基づいて、正常モータの制御内容の補正を行うこととしている。これにより、モータ故障時の吸気弁１０の動作ずれを精度よく把握し、この動作ずれに基づいて精度よくモータの制御内容の補正を行うことができる。
【００７３】
また、実施の形態１では、ステップ１１０、１２０の処理において、モータの動作に異常が認められた場合に、当該モータの制御指令値を設定値の範囲で変動させつつ、動作を再確認することとしている。これにより、モータがいかなる状態にあるか（故障しているか否か）を、精度良く判別することができる。
【００７４】
また、図３に示した実施の形態１を搭載する車両では、正常モータの動作を故障モータの動作に合わせた結果各気筒の吸気量が減少した場合に、内燃機関６０の出力低下を補うようにＭＧ２を制御することとしている。これにより、実際のトルクが目標トルクと大きくずれるのを防止することができる。また、上述したフローチャートの処理においては、モータに故障が発生した場合でも、警告等を点灯してドライバに注意を促しつつ、車両の運転を継続することができる（退避走行）。
【００７５】
尚、上述した実施の形態１では、第１モータ２４が駆動する吸気弁１０（＃１、＃４気筒側の吸気弁１０）が、前記第１の発明における「第１の弁体」に、第２モータ３２が駆動する吸気弁１０（＃２、＃３気筒側の吸気弁１０）が、が前記第１の発明における「第２の弁体」に、第１モータ２４が前記第１の発明における「第１モータ」に、第２モータ３２が前記第１の発明における「第２モータ」に、それぞれ相当する。
【００７６】
また、上述した実施の形態１では、ステップ１００〜１２０における「モータ故障判定処理」が前記第１の発明における「故障判定手段」に、第１モータ２４および第２モータ３２が正常に動作している状態が前記第１の発明における「正規の特性を示す」状態に、ＥＣＵ５０が第１モータ２４および第２モータ３２が正常であることを前提に行う制御が、前記第１の発明における「モータ制御手段」に、それぞれ相当している。
【００７７】
また、上述した実施の形態１では、＃１〜＃４気筒のそれぞれの吸気弁１０の動作特性の対応（同一のリフト量、開閉タイミングの同期など）が前記第１の発明における「正規の関係」に、ステップ１３０の処理が前記第１の発明における「モータ制御補正手段」に、それぞれ相当している。
【００７８】
また、上述した実施の形態１では、ＥＣＵ５０がクランク角に応じた吸気弁１０の動作目標値を決定する処理が、前記第２の発明における「目標値発生手段」に、吸気弁１０の動作目標値が前記第２の発明における「動作目標値」に、ステップ１３０の処理における「動作ずれ検出処理」が前記第２の発明における「動作ずれ検出手段」に、ステップ１３０の「制御内容補正処理」が前記第２の発明における「正常モータ制御補正手段」に、それぞれ相当している。
【００７９】
［実施の形態１の変形例］
（第１変形例「故障モータの制御」）
【００８０】
実施の形態１では、故障モータ（第１モータ２４）側の吸気弁の動作目標値に対する動作ずれを検知し、この動作ずれに基づいて、正常モータ（第２モータ３２）を制御した。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。故障モータ側の吸気弁１０の動作ずれをキャンセルするように、故障モータの制御指令値に値を上乗せするようにしてもよい。
【００８１】
これにより、故障モータ側の吸気弁１０の動作が、ＥＣＵ５０が本来要求する正常な動作へと回復することとなる。このため、内燃機関の動作状態を故障発生前の状態に回復することができる。よって、実施の形態１の説明で述べたような、ＭＧ２による出力トルクの補償を行う必要がなく、ＥＣＵ５０が実行する制御を、実施の形態１に比して簡易なものとすることができる。
【００８２】
尚、上述した第１変形例では、故障モータ（第１モータ２４）が前記第３の発明における「故障したと判定されたモータ」に、故障モータ側の吸気弁１０の動作ずれをキャンセルするように故障モータの動作目標値に値を上乗せする処理が、前記第３の発明における「故障モータ制御補正手段」に、それぞれ相当している。
【００８３】
なお、実施の形態１および第１変形例では、第１モータ２４のみが故障状態となった場合について説明した。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。すなわち、実施の形態１と逆に第２モータ３２が故障状態となった場合には、第１モータ２４に対して制御を行うこととしてもよい。また、第１モータ２４と第２モータ３２の両方に異常が認められた場合であっても、本発明の思想を利用することができる。その場合には、どちらか一方のモータの動作に対応させるように残りのモータを駆動することとしてもよいし、動作の対応を図るために両方のモータを制御の対象とすることとしてもよい。
【００８４】
また、実施の形態１と、上述したその第１変形例では、二つのモータ間の動作の対応をとるために、一方のモータのみを制御した。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。実施の形態１と第１変形例の双方の思想に基づいて、故障モータと正常モータの両方について動作補償の制御を行うようにしてもよい。
【００８５】
（第２変形例「回転動作の異常」）
実施の形態１におけるモータの異常動作として、第１モータ２４に対して揺動制御を行っている場合に、第１モータ２４が一方向にしか回転できなくなる（逆方向に回転不可能な状態）場合が想定される。
【００８６】
これに効果的に対処するために、ステップ１００〜１２０のなかに、当該異常を検知して、回転動作のみを行うようにモータの制御内容を補正する処理を加えることができる。具体的には、それぞれのモータ角センサによって回転方向を監視し、故障モータが上述した異常状態となったら、正常モータの回転方向を一方向（当該異常モータと同方向または反対方向のいずれか）に限定する。このようにすることで、一部のモータが揺動動作をして、残部のモータが回転動作をするような異常動作を効果的に防止することができる。
【００８７】
尚、上述した第２変形例における、正常モータの回転方向を限定する処理が、前記第４の発明における「回転方向限定手段」に相当している。
【００８８】
（第３変形例「モータの制御内容の補正の結果、吸気量が増加した場合」）
図３で示した実施の形態１の弁駆動システムを搭載するハイブリッド車両では、上述したステップ１４０の処理により、内燃機関６０の出力トルク減少をＭＧ２のトルク追加により補うこととしている。これに対し、故障モータが駆動する吸気弁１０の異常動作が、当該吸気弁１０を備える一部の気筒の吸気量を増加させることがある。この場合、実施の形態１の制御（正常モータの制御内容の補正）では、当該一部の気筒の吸気量に合わせて、他の気筒の吸気量も増加することとなる。
【００８９】
これに起因して、目標トルクに比して、実際の出力トルクが大きくなる場合がある。このような場合には、ステップ１４０で行った処理（出力補正処理）とは逆に、目標トルクと出力トルクとの差分を、ＭＧ２によって回生エネルギとして回収することとしてもよい。
【００９０】
（第４変形例「モータが制御する弁体の種類」）
実施の形態１では、吸気弁の駆動を行うモータの異常動作に対処することとした。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。例えば、排気弁の駆動を行うモータについても、本発明の思想を適用することができる。
【００９１】
すなわち、内燃機関の排気弁を２個以上のモータで駆動する際に、個々のモータが別々の排気弁を駆動するように構成される場合がある。このような状態で、一部のモータが故障することにより、それぞれの排気弁の動作が正規の関係から外れてしまう可能性がある。これに対処するために、本発明の思想を用いて、一部のモータが故障した場合に、それぞれの排気弁の動きが相対的に正規の関係を保つように各モータを制御することができる。
【００９２】
このような場合には、二つのモータにより駆動されるそれぞれの排気弁が、前記１の発明における「第１の弁体」「第２の弁体」に相当し、二つモータのそれぞれが「第１モータ」「第２モータ」に相当することとなる。
【００９３】
また、吸気弁側のモータと排気弁側のモータの双方についても、本発明の思想を用いることができる。すなわち、内燃機関の吸気弁側と排気弁側にそれぞれ個別にモータを備える構成においても、同様に、一部のモータが故障することによって個々の弁体の動作が正規の関係（吸気弁と排気弁の動きの相対的な関係）から外れてしまう可能性がある。これについても、本発明の思想を用いることにより、吸気弁と排気弁の動きの関係が相対的に正規の関係を保つように各モータを制御することができる。
【００９４】
このような場合には、二つのモータにより駆動される弁体のうち、吸気弁が前記１の発明における「第１の弁体」に、排気弁が「第２の弁体」に相当し、吸気弁を駆動するモータが前記第１の発明の「第１モータ」に、排気弁を駆動するモータが前記第１の発明の「第２モータ」に相当することとなる。そして、正常な吸排気工程を実現しうる吸気弁と排気弁との間のリフト量や開閉タイミングなどの関係が、前記第１の発明の「正規の関係」に相当する。
【００９５】
（その他の変形例）
実施の形態１では、第１モータ２４の制御指令値に対する動作ずれに基づいて、故障モータ側の吸気弁と正常モータ側の吸気弁がそれぞれの動作目標値に対して同様にずれるように（同期が回復するように）、モータの制御内容の補正を行っている。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。それぞれの吸気弁の同期が完全に回復されるまでは至らなくとも、故障前の正規の動作状態に近づけることにより、内燃機関に生ずる影響を少なくすることができる。
【００９６】
また、実施の形態１では、直列四気筒の内燃機関の弁駆動システムであって、二つのモータを搭載するシステムについて説明した。しかしながら、本発明はこれに限られない。すなわち、二つ以上の複数のモータを搭載する弁駆動システムについて、本発明の思想を適用することができる。すなわち、モータの数や気筒数に制限されず、種々の気筒数のエンジンに対して本発明を適用することができる。
【００９７】
また、上述した図４の説明において、モータが故障状態となった際に吸気弁の動作に生ずる影響を例示した。しかしながら、本発明を適用する対象となる弁駆動システムの吸気弁の異常動作は、図４の説明に限られるものではない。例えば、リフト量が減少する異常（図４（ａ））と開閉タイミングがずれる異常（図４（ｂ））とが複合的に生ずるような故障や、モータの回転速度が一定とならない故障など、他の種々の故障に対して本発明を適用することができる。
【００９８】
実施の形態１のルーチンでは、ステップ１００〜ステップ１２０においてモータの故障を判定し、この判定に基づいて、いずれかの吸気弁１０の動作状態が異常となっていると判断した。しかしながら、ステップ１００〜ステップ１２０の処理を、吸気弁１０の動作を直接測定する処理で代替することとしてもよい。実施の形態１では、モータの動作と吸気弁１０の動作が直接対応しているため、吸気弁１０の動作を監視することでモータの故障を間接的に判断することができる。
【００９９】
また、実施の形態１では、それぞれのモータが内部に備えるモータ角センサの出力を参照することにより、各モータの故障を検知することとしている。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。モータの動作状態を検知しうる種々の手段を用いて、故障の判断を行うことができる。
【０１００】
また、本発明において、吸気弁が正常に動作しているか否かの判別方法は、ステップ１００における「モータ故障判定処理」に限られない。例えば、吸気弁の動作量を直接測定する種々の技術、或いは、カム２０の角度を測定する種々の技術などを用いて、吸気弁１０の動作量を測定または推定することとしてもよい。これらの測定方法は既に公知であるため、説明は省略する。
【０１０１】
また、実施の形態１の弁駆動システムを搭載する車両として、ハイブリッド車両を例に示した。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。ハイブリッド車両以外であっても、内燃機関の弁体を２個以上のモータで駆動する弁駆動システムを有する車両であれば、本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明の実施の形態１の弁駆動システムの構成を説明するための図である。
【図２】実施の形態１のカムとバルブリフタとを拡大して示した図である。
【図３】実施の形態１の弁駆動システムを備える内燃機関が、車両に搭載された場合の例を説明する図である。
【図４】実施の形態１においてモータが故障した際に、吸気弁の動作に生ずる影響を説明するための図である。
【図５】実施の形態１で実行されるルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０３】
吸気弁              １０        バルブリフタ            １１
第１カムシャフト    １２        ＃１部分                １６
＃４部分            １８        第２カムシャフト        １４
カム                ２０
回転伝達ギヤ        ２２，２６，２８，３０，３４
第１モータ          ２４        第１モータ角センサ      ２５
第２モータ          ３２        第２モータ角センサ      ３３
ＥＣＵ              ５０
【図１】
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【図２】
2008082179.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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