(57)【要約】【課題】排気再循環機構の故障時における燃焼状態の悪化を抑制することのできる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】ガソリン機関１は吸気バルブ１７のバルブタイミングを変更することにより内部排気還流量を調量するＶＶＴ機構６０と、吸気中に再循環される排気の量を変更する変更することにより外部排気還流量を調量するＥＧＲ機構９０と、機関運転状態に基づいてＶＶＴ機構６０の駆動を制御する制御装置８０とを備える。制御装置８０はＥＧＲ機構９０の故障の有無を診断し、ＥＧＲ機構９０に故障有りと診断されるのを条件に、機関運転状態に基づくＶＶＴ機構６０の駆動制御に代えて、内部排気還流量が減量するようにＶＶＴ機構６０を駆動制御する。【選択図】        図１
2004360548.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方についてそのバルブ特性を可変設定することにより内部排気還流量を調量する可変動弁機構と、吸気中に導入される外部排気還流量を調量する排気再循環機構とを有し、機関運転状態に基づいて前記可変動弁機構の駆動を制御する内燃機関の制御装置において、
前記排気再循環機構の故障の有無を診断する診断手段と、
同診断手段によって前記排気再循環機構に故障有りと診断されるのを条件に前記機関運転状態に基づく前記可変動弁機構の駆動制御に代えて、前記内部排気還流量が減量するように前記可変動弁機構を駆動制御する制御手段とを備える
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記可変動弁機構は吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方についてそのバルブタイミングを可変設定する機構であり、
前記制御手段は前記吸気バルブ及び排気バルブの開弁期間についてそのバルブオーバラップ量が減少するように前記可変動弁機構を駆動制御する
請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記可変動弁機構は吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方についてそのバルブリフト量を可変設定する機構であり、
前記制御手段は前記バルブリフト量が減少するように前記可変動弁機構を駆動制御する
請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方についてそのバルブ特性を可変設定することにより内部排気還流量を調量する可変動弁機構と、吸気中に導入される外部排気還流量を調量する排気再循環機構とを有し、機関運転状態に基づいて前記可変動弁機構の駆動を制御する内燃機関の制御装置において、
前記排気再循環機構の故障の有無を診断する診断手段と、
同診断手段によって前記排気再循環機構に故障有りと診断されるのを条件に前記機関運転状態に基づく前記可変動弁機構の駆動制御について、前記内部排気還流量の増量が制限されるように前記可変動弁機構を駆動制御する制御手段とを備える
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記排気再循環機構は外部排気還流量を調量する調量弁を備え、前記診断手段は機関運転状態に基づいて設定される前記調量弁の目標開度と実開度との差が所定値以上であるときに前記排気再循環機構に故障有りとの診断をする
請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、吸気バルブや排気バルブのバルブ特性を可変設定する可変動弁機構と、排気再循環機構とを備える内燃機関にあって、前記可変動弁機構の駆動を制御する制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の出力や排気エミッション等の向上を目的として、バルブタイミング（開閉時期）やバルブリフト量等の吸・排気バルブのバルブ特性を可変とする可変動弁機構が知られている。特に車載用内燃機関には、例えば、クランクシャフトに対するカムシャフトの相対回転位相を変更することで、吸・排気バルブ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等が可変動弁機構として広く採用されている。
【０００３】
この可変動弁機構を備える内燃機関では、吸気バルブと排気バルブとのバルブオーバラップ量を調整することができる。そのため、同バルブオーバラップ量を機関運転状態に応じて最適化することで、内部排気還流量（以下、内部ＥＧＲ量という）が好適に調量され、排気エミッションを向上させることができる。
【０００４】
他方、排気の一部を吸気中に再循環させることにより排気エミッションを向上させる排気再循環機構（以下、ＥＧＲ機構という）もよく知られている。このＥＧＲ機構は、内燃機関の排気通路と吸気通路とを連通する連通通路や同連通通路の途中に設けられて外部排気還流量（吸気中に導入される排気の量）を調量するＥＧＲ弁等から構成されている。そして、このＥＧＲ弁の開度を機関運転状態に応じて最適化することで、外部排気還流量（以下、外部ＥＧＲ量という）が好適に調量され、排気エミッションを向上させることができる。
【０００５】
ここで、可変動弁機構及びＥＧＲ機構をともに備える内燃機関にあって、可変動弁機構が故障すると、内部ＥＧＲ量を機関運転状態に応じて調量することが困難になる。特に可変動弁機構の故障時にあってスロットル弁の開度が小さくされるとき（車両減速時など）には、吸入空気量に対する総排気還流量（内部ＥＧＲ量と外部ＥＧＲ量との和であり、以下総ＥＧＲ量という）の割合が過度に大きくなることもある。この場合には燃焼が不安定になり、これに起因して例えば失火やエンジンストールなどが誘発されるおそれがある。そこで、特許文献１に記載の装置では、可変動弁機構が故障した場合には上記ＥＧＲ弁の開度を小さくするなどして外部ＥＧＲ量を減量することにより、総ＥＧＲ量を減量し、もって燃焼状態の悪化を抑制するようにしている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−３０３９９９号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、上記ＥＧＲ装置が故障すると外部ＥＧＲ量の調量が困難になるため、可変動弁機構の故障時と同様に燃焼が不安定になるおそれがある。しかし、上記従来の装置は可変動弁機構の故障に起因する不都合を解消することのみを狙ったものであり、ＥＧＲ弁の故障等、ＥＧＲ装置の故障についてはこれに対処することができなかった。
【０００８】
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、排気再循環機構の故障時における燃焼状態の悪化を抑制することのできる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための手段及びその作用効果について以下に記載する。
請求項１に記載の発明は、吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方についてそのバルブ特性を可変設定することにより内部排気還流量を調量する可変動弁機構と、吸気中に導入される外部排気還流量を調量する排気再循環機構とを有し、機関運転状態に基づいて前記可変動弁機構の駆動を制御する内燃機関の制御装置において、前記排気再循環機構の故障の有無を診断する診断手段と、同診断手段によって前記排気再循環機構に故障有りと診断されるのを条件に前記機関運転状態に基づく前記可変動弁機構の駆動制御に代えて、前記内部排気還流量が減量するように前記可変動弁機構を駆動制御する制御手段とを備えることをその要旨とする。
【００１０】
同構成では、内部排気還流量を調量する可変動弁機構と外部排気還流量を調量する排気再循環機構とを内燃機関に備えるようにしている。また、上記可変動弁機構は機関運転状態に基づき駆動制御されることにより、外部排気還流量は機関運転状態に応じたものに調量される。ここで上記構成では、排気再循環機構に故障有りと診断されると、上記制御手段によって内部排気還流量が減量するように可変動弁機構が駆動制御される。そのため、総ＥＧＲ量を減量することができ、もって排気再循環機構の故障時における燃焼状態の悪化を抑制することができるようになる。
【００１１】
このような内部排気還流量は、吸気バルブの開閉時期を遅角方向に変更する、あるいは排気バルブの開閉時期を進角方向に変更するといったように、吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方についてそのバルブタイミングを変更し、両バルブのバルブオーバラップ量を減少させることによって実際に減量することができる。そこで、請求項２に記載の発明によるように、前記可変動弁機構は吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方についてそのバルブタイミングを可変設定する機構であり、前記制御手段は前記吸気バルブ及び排気バルブの開弁期間についてそのバルブオーバラップ量が減少するように前記可変動弁機構を駆動制御する、といった構成を採用することにより、好適に請求項１に記載の作用効果が得られるようになる。
【００１２】
また、内部排気還流量は、吸気バルブや排気バルブのバルブリフト量を減少させることによっても実際に減量することができる。そこで、請求項３に記載の発明によるように、前記可変動弁機構は吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方についてそのバルブリフト量を可変設定する機構であり、前記制御手段は前記バルブリフト量が減少するように前記可変動弁機構を駆動制御する、といった構成を採用しても、好適に請求項１に記載の作用効果が得られるようになる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、吸気バルブ及び排気バルブの少なくとも一方についてそのバルブ特性を可変設定することにより内部排気還流量を調量する可変動弁機構と、吸気中に導入される外部排気還流量を調量する排気再循環機構とを有し、機関運転状態に基づいて前記可変動弁機構の駆動を制御する内燃機関の制御装置において、前記排気再循環機構の故障の有無を診断する診断手段と、同診断手段によって前記排気再循環機構に故障有りと診断されるのを条件に前記機関運転状態に基づく前記可変動弁機構の駆動制御について、前記内部排気還流量の増量が制限されるように前記可変動弁機構を駆動制御する制御手段とを備えることをその要旨とする。
【００１４】
同構成によれば、排気再循環機構に故障有りと診断されると、上記制御手段によって機関運転状態にかかわらず内部排気還流量の増大が抑制される。すなわち、総ＥＧＲ量のうち、少なくとも内部排気還流量の増大は抑制される。従って、排気再循環機構の故障時における燃焼状態の悪化を抑制することができるようになる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、前記排気再循環機構は外部排気還流量を調量する調量弁を備え、前記診断手段は機関運転状態に基づいて設定される前記調量弁の目標開度と実開度との差が所定値以上であるときに前記排気再循環機構に故障有りとの診断をすることをその要旨とする。
【００１６】
同構成によれば、排気再循環機構の故障の有無について的確に診断することができ、上記制御手段による可変動弁機構の駆動制御についてもその診断結果に基づいて好適に行うことができるようになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明にかかる内燃機関の制御装置を具体化した一実施形態について、図１〜図５に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本実施の形態にかかる内燃機関の制御装置が適用されるガソリン機関１の概略構成を示している。
ガソリン機関１のシリンダブロック２は複数（図１には１つのみ図示）のシリンダ３を備えている。上記シリンダ３内に設けられたピストン４は、クランクシャフト５にコンロッド６を介して連結されている。このコンロッド６によりピストン４の往復運動がクランクシャフト５の回転運動へと変換されるようになっている。
【００１９】
上記シリンダブロック２の上部には、シリンダヘッド７が取り付けられている。そして、上記シリンダ３においてピストン４の上端とシリンダヘッド７との間には、燃焼室８が形成されている。
【００２０】
上記燃焼室８には点火プラグ１１が設けられている。上記燃焼室８に対応して設けられた吸気ポート１２及び排気ポート１３は、それぞれ吸気通路１４及び排気通路１５に接続されている。また、上記燃焼室８に対応して吸気ポート１２に設けられたインジェクタ１６からは燃料が噴射される。
【００２１】
上記燃焼室８に対応して設けられた吸気バルブ１７及び排気バルブ１８は、前記吸気ポート１２及び排気ポート１３をそれぞれ開閉する。同吸気バルブ１７及び排気バルブ１８は、それぞれ吸気側カムシャフト３１及び排気側カムシャフト３２の回転に伴い、同カムシャフト３１、３２に設けられたカムが回転することによって開閉動作する。前記各カムシャフト３１、３２の先端に各々設けられたタイミングプーリ３３、３４は、タイミングベルト３５を介してクランクシャフト５に駆動連結されており、クランクシャフト５が２回転すると各タイミングプーリ３３、３４が１回転するようになっている。そして、ガソリン機関１の運転時には、クランクシャフト５の回転力はタイミングベルト３５及び各タイミングプーリ３３、３４を介して前記吸気側カムシャフト３１及び排気側カムシャフト３２に伝達される。こうして、吸気バルブ１７、及び排気バルブ１８はクランクシャフト５の回転に同期して、すなわち各ピストン４の往復移動に対応して所定のタイミングで開閉駆動される。
【００２２】
また、クランクシャフト５に近接してクランク角センサ４１が設けられている。このクランク角センサ４１は、クランクシャフト５の回転位相（クランク角）を検出しており、またその検出結果に基づいてガソリン機関１（クランクシャフト５）の機関回転速度ＮＥが検出される。また、吸気側カムシャフト３１に近接してカム角センサ４２が設けられており、同カム角センサ４２及びクランク角センサ４１の出力信号に基づいて吸気側カムシャフト３１の回転位相（カム角）が検出される。
【００２３】
前記点火プラグ１１にはイグナイタから出力される高電圧が印加される。点火プラグ１１の点火タイミングは、イグナイタからの高電圧出力タイミングにより決定される。そして、ガソリン機関１は点火プラグ１１により、吸気通路１４からの吸入空気とインジェクタ１６から噴射される燃料とからなる混合気を燃焼室８内で爆発させて機関出力を得る。また、このときに発生する燃焼ガスは排気通路１５へ排出される。
【００２４】
前記吸気通路１４にはスロットル弁５３が設けられている。このスロットル弁５３はスロットルアクチュエータ５５によってその開度が変更されることにより、燃焼室８内へ吸入される空気量が調節されるようになっている。スロットル弁５３の近傍には、その開度を検出するスロットル開度センサ５４が取り付けられている。また、上記スロットル弁５３の上流側には、ガソリン機関１に吸入される吸入空気量Ｑａに応じた出力が得られるエアフロメータ５６が設けられている。
【００２５】
本実施の形態において、吸気側カムシャフト３１に設けられたタイミングプーリ３３には可変バルブタイミング機構（以下、ＶＶＴ機構という）６０が設けられている。
【００２６】
このＶＶＴ機構６０は、クランクシャフト５に対するタイミングプーリ３３と吸気側カムシャフト３１との相対回転位相を油圧の作用により変更することで、吸気バルブ１７の開閉タイミングを連続的に変更する機構である。このＶＶＴ機構６０は、タイミングプーリ３３に対し吸気側カムシャフト３１の相対回転位相を進める際に油を供給するための進角側油圧通路Ｐ１と、同相対回転位相を遅らす際に油を供給するための遅角側油圧通路Ｐ２とを有している。また、オイルパン６５に貯留されている油はオイルポンプ６２によって吸入され、この吸入された油は同オイルポンプ６２によってオイルコントロールバルブ（以下、ＯＣＶという）６３に供給される。このＯＣＶ６３は、いわゆるリニアソレノイドバルブであって、内蔵された電磁ソレノイドに印加する電圧のデューティ比を変化させることにより、油の供給先、及び油の供給速度を変更することができるようになっている。このようなＯＣＶ６３に供給された油は進角側油圧通路Ｐ１、あるいは遅角側油圧通路Ｐ２のいずれかに供給される。こうして、各油圧通路に選択的に油が供給されることにより、クランクシャフト５に対する各カムシャフト３１の相対回転位相が変更され、もって吸気バルブ１７のバルブタイミングが可変設定される。すなわち吸気バルブ１７の開閉時期は図２に例示するように進角側、あるいは遅角側に変更される。そして、吸気バルブ１７のバルブタイミングが最も遅角側に変更されると、吸気バルブ１７の開弁期間と排気バルブ１８の開弁期間とのラップ量であるバルブオーバラップ量は最小となり、内部ＥＧＲ量（燃焼した混合気が吸気通路１４や排気通路１５に流入し、再び燃焼室８に供給される排気の量）も最小限の量となる。このように吸気バルブ１７のバルブタイミングが変更されることにより、内部ＥＧＲ量は調量される。
【００２７】
他方、ガソリン機関１には排気再循環機構９０（以下、ＥＧＲ機構９０という）が備えられている。このＥＧＲ機構９０は、吸入空気に排気の一部を導入することで気筒内の燃焼温度を低下させてＮＯｘ等の発生量を低減させる装置である。このＥＧＲ機構９０は吸気通路１４と排気通路１５とを連通するＥＧＲ通路９１、同ＥＧＲ通路９１に設けられたＥＧＲ弁９２、同ＥＧＲ弁９２の開度を調整するＥＧＲアクチュエータ９３等により構成されている。ＥＧＲ弁９２の開度がＥＧＲアクチュエータ９３によって調整されることにより、排気通路１５から吸気通路１４に導入される排気の量、すなわち外部ＥＧＲ量は調量される。また、ＥＧＲ弁９２の近傍には、その開度を検出するＥＧＲ開度センサ９４が取り付けられている。
【００２８】
上記ガソリン機関１の点火時期制御、燃料噴射量制御、ＶＶＴ機構の位相制御に基づくバルブタイミングの制御、ＥＧＲ弁の開度制御等の各種制御は、制御装置８０によって行われる。この制御装置８０は中央処理制御装置（ＣＰＵ）を備えるマイクロコンピュータを中心として構成されている。例えば制御装置８０には、各種プログラムやマップ等を予め記憶した読出専用メモリ（ＲＯＭ）、ＣＰＵの演算結果等を一時記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）が設けられている。また制御装置８０には、演算結果や予め記憶されたデータ等を機関停止後も保存するためのバックアップＲＡＭ、入力インターフェース、出力インターフェース等も設けられている。そして、前記クランク角センサ４１、カム角センサ４２、スロットル開度センサ５４、エアフロメータ５６、ＥＧＲ開度センサ９４等からの出力信号が前記入力インターフェースを通じて入力されるようになっている。これら各センサの出力信号により、ガソリン機関１の運転状態が検出される。
【００２９】
一方、出力インターフェースは、各々対応する駆動回路等を介してインジェクタ１６、イグナイタ、スロットルアクチュエータ５５、ＯＣＶ６３、ＥＧＲアクチュエータ９３等に接続されている。そして、制御装置８０は上記各センサからの信号に基づき、ＲＯＭ内に格納された制御プログラム及び初期データに従い、これらインジェクタ１６、イグナイタ、スロットルアクチュエータ５５、ＯＣＶ６３（ＶＶＴ機構６０）、ＥＧＲ弁９２等を好適に制御する。
【００３０】
さて本実施形態では、機関運転状態に基づいて吸気バルブ１７のバルブタイミングを変更するようにしている。具体的には、機関運転状態に基づいて上記吸気側カムシャフト３１の目標変位角ＩＮＰを求め、同吸気側カムシャフト３１の実変位角ＩＮＲが目標変位角ＩＮＰになるようにＶＶＴ機構６０を駆動制御する。
【００３１】
なお、前記変位角とは、タイミングプーリに対するカムシャフトの相対回転量を表す値であって、その変化角度はクランク角（°ＣＡ）に換算されている。また、この変位角は、カム角センサ４２及びクランク角センサ４１の出力信号に基づき、吸気側カムシャフト３１の実際の変位角（実変位角ＩＮＲ）が制御装置８０によって算出される。そして、本実施の形態では、吸気側カムシャフト３１の変位角について、吸気バルブ１７のバルブタイミングが最大限遅角された状態のときの変位角を０°ＣＡとしている。従って、吸気側カムシャフト３１の実変位角ＩＮＲは吸気バルブ１７のバルブタイミングがその最遅角タイミングからどれだけ進角されているかを表す値となる。
【００３２】
次に、上記ＶＶＴ機構６０によって可変設定される吸気バルブ１７のバルブ特性、すなわちバルブタイミングについてその設定態様を図３に基づき説明する。この図３は本実施形態におけるバルブタイミングの設定にかかる処理手順を示している。なお、このバルブタイミング設定処理は制御装置８０によって所定時間毎の割り込みで実行される。
【００３３】
本処理が開始されると、まず、クランク角センサ４１の出力に基づいて算出される機関回転速度ＮＥ、及びエアフロメータ５６の出力に基づいて算出される吸入空気量Ｑａが読み込まれる（ステップＳ１００）。
【００３４】
次に、現在の機関運転状態におけるガソリン機関１の負荷率Ｌが算出される（ステップＳ１１０）。この負荷率Ｌは、次式（１）により算出される。なお、Ｑｗｏｔは機関全負荷時の吸入空気量であり、予め求められた定数値である。
【００３５】
Ｌ＝Ｑａ／Ｑｗｏｔ  …  （１）
次に、制御装置８０のＲＯＭ内に記憶されたマップを参照して、機関回転速度ＮＥと負荷率Ｌに基づき、吸気側カムシャフト３１の目標変位角ＩＮＰが求められる（ステップＳ１２０）。なおこうして求められる目標変位角ＩＮＰは、ガソリン機関１の運転状態が中回転中負荷領域に位置する状態のときに最も遅角側の値にされ、低回転低負荷領域又は高回転高負荷領域に移行するほど進角側の値にされる。
【００３６】
そして、吸気側カムシャフト３１の実変位角ＩＮＲが上記処理により求められた目標変位角ＩＮＰとなるようにＶＶＴ機構６０が制御され（Ｓ１３０）、本処理は終了される。なお、このときのＶＶＴ機構６０の制御は、実変位角ＩＮＲと目標変位角ＩＮＰとの偏差に応じてＯＣＶ６３に印加される電圧のデューティ比を設定し、実変位角ＩＮＲを目標変位角ＩＮＰに収束させることで行われる。こうして吸気バルブ１７のバルブタイミングを制御することにより、内部ＥＧＲ量が機関運転状態に応じた適切な値に調量されるようになる。
【００３７】
他方、本実施形態では、機関運転状態に基づいて上記ＥＧＲ弁９２の開度を調整するようにしている。具体的には、機関運転状態に基づいてＥＧＲ弁９２の目標開度を求め、同ＥＧＲ弁９２の実開度が目標開度になるようにＥＧＲアクチュエータ９３を駆動制御する。
【００３８】
次に、上記ＥＧＲ弁９２の開度についてその設定態様を図４に基づいて説明する。
この図４は本実施形態におけるＥＧＲ開度の設定にかかる処理手順を示している。なお、このＥＧＲ開度設定処理は制御装置８０によって所定時間毎の割り込みで実行される。
【００３９】
本処理が開始されると、まず、機関回転速度ＮＥと燃料噴射量Ｑとが読み込まれる（ステップＳ２００）。なお、燃料噴射量Ｑは吸入空気量Ｑａ及び機関回転速度ＮＥに基づき、別の処理で算出される。
【００４０】
次に、制御装置８０のＲＯＭ内に記憶されたマップを参照して、機関回転速度ＮＥと燃料噴射量Ｑに基づき、ＥＧＲ弁９２の目標ＥＧＲ開度Ｅｔが求められる（ステップＳ２１０）。なおこうして求められる目標ＥＧＲ開度Ｅｔは、ガソリン機関１の運転状態が中回転中負荷領域に位置する状態のときに最も開き側の値にされ、低回転低負荷領域又は高回転高負荷領域に移行するほど閉じ側の値にされる。
【００４１】
そして、ＥＧＲ開度センサ９４によって検出されるＥＧＲ弁９２の実ＥＧＲ開度Ｅｒが上記処理により求められた目標ＥＧＲ開度ＥｔとなるようにＥＧＲ弁９２の開度は制御され（Ｓ２２０）、本処理は終了される。なお、このときのＥＧＲ弁９２の開度制御は、目標ＥＧＲ開度Ｅｔと実ＥＧＲ開度Ｅｒとの偏差に応じてＥＧＲアクチュエータ９３の駆動量を設定し、実ＥＧＲ開度Ｅｒを目標ＥＧＲ開度Ｅｔに収束させることで行われる。こうしてＥＧＲ弁９２の開度を制御することにより、外部ＥＧＲ量が機関運転状態に応じた適切な値に調量されるようになる。
【００４２】
このように本実施形態では、ＶＶＴ機構６０によって内部ＥＧＲ量を調量するとともに、ＥＧＲ機構９０によって外部ＥＧＲ量を調量することによって吸入空気量に対する総ＥＧＲ量を精密に制御し、もって排気エミッションを向上させるようにしている。
【００４３】
ここで、ＥＧＲ弁９２が固着などして上記ＥＧＲ機構９０に故障が発生すると、外部ＥＧＲ量を機関運転状態に応じて調量することが困難になる。特にＥＧＲ機構９０の故障時にあってスロットル弁５３の開度が小さくされるとき（車両減速時など）には、大気から吸気される新気の量が減少するため、吸入空気量（新気と総ＥＧＲ量との総和）に対する総ＥＧＲ量の割合、すなわちＥＧＲ率が過度に高くなることがある。このようにＥＧＲ率が過度に高くなると混合気の燃焼速度が低下して燃焼状態が不安定になり、これに起因して失火やエンジンストールなどが誘発されるおそれがある。そこで、本実施形態にかかる内燃機関の制御装置では、ＥＧＲ機構９０について故障の有無を診断する診断手段を備えるようにしている。また、同診断手段によってＥＧＲ機構９０に故障有りと診断されるのを条件に、機関運転状態に基づく上記ＶＶＴ機構６０の駆動制御に代えて、内部ＥＧＲ量が減量するようにＶＶＴ機構６０を駆動制御する制御手段も備えるようにしている。より具体的には内部ＥＧＲ量が減量するように上記バルブタイミングを変更するようにしている。そしてこのようなＥＧＲ減量処理を実行することにより、ＥＧＲ機構９０の故障時における燃焼状態の悪化を抑制するようにしている。以下、上記ＥＧＲ減量処理について図５を併せ参照し説明する。
【００４４】
図５は、制御装置８０によって実行される上記ＥＧＲ減量処理の手順を示している。
本処理が開始されると、まず、上述した目標ＥＧＲ開度Ｅｔと実ＥＧＲ開度Ｅｒとが読み込まれる（Ｓ３００）。そして、目標ＥＧＲ開度Ｅｔと実ＥＧＲ開度Ｅｒとの差の絶対値である偏差ΔＥが所定値α以上であるか否かが判定される（Ｓ３１０）。この所定値αはＥＧＲ弁９２が固着しているか否かを判定するための値であり、実験等により最適な値が予め求められている。なお、ＥＧＲ弁９２が固着していない場合であっても、上記ＥＧＲ開度設定処理によって目標ＥＧＲ開度Ｅｔが変更された直後ではＥＧＲ弁９２の応答遅れに起因して偏差ΔＥが所定値αを一時的に越えてしまうことも考えられる。そこで、このＳ３１０の判定処理は目標ＥＧＲ開度Ｅｔが変更されてから所定時間が経過した後に行うとよい。
【００４５】
そして、偏差ΔＥが所定値αよりも小さい場合には（Ｓ３１０でＮＯ）、ＥＧＲ弁９２の開度が目標ＥＧＲ開度Ｅｔに向けて正常に制御されており、ＥＧＲ機構９０には故障が生じていないと診断することができる。そこでこの場合には、ＥＧＲ弁９２には故障が生じていないと判定され（Ｓ３２０）、本処理は終了される。
【００４６】
一方、偏差ΔＥが所定値α以上である場合には（Ｓ３１０でＹＥＳ）、ＥＧＲ弁９２の開度が正常に制御されておらず、同ＥＧＲ弁９２は固着していると診断することができる。そこでこの場合には、ＥＧＲ弁９２に故障有りと判定される（Ｓ３３０）。
【００４７】
次に吸気側カムシャフト３１の目標変位角ＩＮＰは、上述したバルブタイミング設定処理によって機関運転状態に基づき設定された値に代えて、「０」が設定され（Ｓ３４０）、本処理が終了される。そして、吸気側カムシャフト３１の実変位角ＩＮＲが「０」となるようにＶＶＴ機構６０は制御される。その結果吸気バルブ１７のバルブタイミングは最も遅角側に設定される。すなわちバルブオーバラップ量は最も小さくされ、もって内部ＥＧＲ量も最小限の量に減量される。
【００４８】
このように本実施形態では、ＥＧＲ機構９０に故障有りと診断されるときには、ＥＧＲ機構９０に故障が生じていないと診断されるときと比較して、内部ＥＧＲ量が減量するようにＶＶＴ機構６０を駆動制御するようにしている。すなわち、ＥＧＲ機構９０の故障により外部ＥＧＲ量が調量できないときには、バルブオーバラップ量を小さくして内部ＥＧＲ量を減量するようにしている。そのため、総ＥＧＲ量が減量され、これによりＥＧＲ率の過剰な増大が抑制されて混合気の燃焼状態の悪化は抑制される。
【００４９】
なお、ＥＧＲ弁９２に故障有りと判定されたときには以下のような処理を併用するとよい。すなわち、スロットル弁５３の開度を若干大きくする、あるいはアイドルスピードコントロールバルブを備える内燃機関にあっては同バルブの開度を若干大きくする等して新気の量を増大させることにより、ＥＧＲ率を低下させる。これにより燃焼状態の悪化をさらに抑制することができる。
【００５０】
以上説明したように、本実施の形態にかかる内燃機関の制御装置によれば、次のような効果が得られるようになる。
（１）ＥＧＲ機構９０に故障有りと診断されたときには、上記ＥＧＲ減量処理により、内部ＥＧＲ量が減量するようにＶＶＴ機構６０が駆動制御される。そのため、総ＥＧＲ量を減量することができ、もってＥＧＲ機構９０の故障時における燃焼状態の悪化を抑制することができるようになる。
【００５１】
（２）吸気バルブ１７のバルブタイミングを変更するためのＶＶＴ機構６０をガソリン機関１に設け、ＥＧＲ機構９０に故障有りと診断されたときには、バルブオーバラップ量が減少するように上記バルブタイミングを変更するようにしている。より具体的には上記目標変位角ＩＮＰを「０」に設定するようにしている。そのため、内部ＥＧＲ量を減量することができるようになる。
【００５２】
（３）ＥＧＲ弁９２の目標ＥＧＲ開度Ｅｔと実ＥＧＲ開度Ｅｒとの差が所定値α以上であるときに、ＥＧＲ機構９０に故障が発生している、より具体的にはＥＧＲ弁９２が正常に制御されていない旨の診断がなされるようにしている。従ってＥＧＲ機構９０の故障の有無について的確に診断することができるようになり、上記ＥＧＲ減量処理によるＶＶＴ機構６０の駆動制御についてもその診断結果に基づいて好適に行うことができるようになる。
なお、上記実施形態は以下のように変更して実施することもできる。
【００５３】
・上記実施形態ではＥＧＲ機構９０に故障有りと診断された場合、目標変位角ＩＮＰを「０」に設定するようにした。この他にも、故障有りと診断された場合には、その時設定されている目標変位角ＩＮＰをよりも小さい値を新たな目標変位角ＩＮＰとして設定し、少なくともバルブオーバラップ量を減少させるようにしてもよい。
【００５４】
・上記実施形態ではＥＧＲ機構９０に故障有りと診断されたとき、バルブタイミング設定処理によるＶＶＴ機構６０の駆動制御に代えて、内部ＥＧＲ量が減量するように同ＶＶＴ機構６０を駆動制御するＥＧＲ減量処理を実行するようにした。この他にも、ＥＧＲ機構９０に故障有りと診断されるのを条件に上記バルブタイミング設定処理によるＶＶＴ機構６０の駆動制御について、内部ＥＧＲ量の増量が制限されるように同ＶＶＴ機構６０を駆動制御する増量制限処理を実行するようにしてもよい。なお、この増量制限処理も上記制御手段の一態様を構成する。この一例として、機関運転状態に基づいて算出された目標変位角ＩＮＰが、ＥＧＲ機構９０に故障有りと診断されたときの実変位角ＩＮＲよりも進角側の値であるときには、ＥＧＲ機構９０に故障有りと診断されたときの実変位角を保持し、目標変位角ＩＮＰに向けてのＶＶＴ機構６０の駆動制御を制限するようにする。このような場合には、ＥＧＲ機構９０に故障有りと診断されると、上記増量制限処理によって機関運転状態にかかわらず内部ＥＧＲ量の増大が抑制される。すなわち、総ＥＧＲ量のうち、少なくとも内部ＥＧＲ量の増大は抑制される。従って、ＥＧＲ機構９０の故障時における燃焼状態の悪化を抑制することができるようになる。
【００５５】
・吸気バルブ１７のバルブタイミングが可変設定される内燃機関のみならず、排気バルブ１８のバルブタイミングが可変設定される内燃機関や、吸気バルブ１７及び排気バルブ１８のバルブタイミングがそれぞれ可変設定される内燃機関の制御装置としても本発明にかかる制御装置は同様に適用することができる。
【００５６】
・上記実施形態及びその変形例における可変動弁機構によって可変とされるバルブ特性は、吸気バルブの開閉時期（バルブタイミング）であった。しかし、本発明にかかる制御装置の適用対象となるものは、このような可変動弁機構に何ら限定するものではない。例えば、吸気バルブのバルブリフト量を可変とする可変動弁機構にも適用可能である。この場合には、図６に例示するようにバルブリフト量が減少されるほど、同図６に斜線で示す領域Ａの部分が減少し、内部ＥＧＲ量が減少する。従って、内燃機関がこのような可変動弁機構を備える場合には、先の図５で説明したＳ３４０の処理に代えて、バルブリフト量を減少させるようにすることで、上記実施形態と同様な効果を得ることができる。同様に、排気バルブのバルブリフト量を可変とする可変動弁機構、あるいは吸気バルブ及び排気バルブのバルブリフト量をそれぞれ可変とする可変動弁機構にも適用可能である。また、吸気バルブや排気バルブのバルブタイミング及びそれらのバルブリフト量をともに可変とする可変動弁機構も適用対象である。
【００５７】
・上記実施形態では、吸気バルブ１７のバルブタイミングを表す値として変位角を用いた。しかしながら、これは一例であって、吸気バルブ１７のバルブタイミングを表す他のパラメータを用いてもよい。
【００５８】
・上記実施形態におけるＥＧＲ機構９０の故障診断では、ＥＧＲ弁９２の開度が正常に制御されているか否かを診断するようにしたが、診断の対象となる故障態様は何らこのようなものに限定されるものではない。要するに外部ＥＧＲ量を正確に調量できないようなＥＧＲ機構９０の故障（例えばＥＧＲ通路９１の破損等）を診断の対象とする場合にも、本発明にかかる制御装置は適用可能である。そして、この場合にも上記実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００５９】
・上記実施形態では、ガソリン機関１に本発明にかかる制御装置を適用した。しかしながら、適用対象となる内燃機関はこのガソリン機関１に何ら限定するものではない。要するに、吸気バルブ及び排気バルブのうちの少なくとも一方のバルブ特性を可変とする可変動弁機構と、上記排気再循環機構と、可変動弁機構の駆動を制御する制御装置とを備える内燃機関であれば、本発明にかかる制御装置は適用可能である。そして、この場合にも上記実施形態と同様な効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態にかかる制御装置が適用されるガソリン機関１の概略構成図。
【図２】吸気バルブのバルブタイミングが可変とされる場合のバルブオーバラップ量の変化を例示する説明図。
【図３】同実施形態におけるバルブタイミングの設定にかかる処理手順を示すフローチャート。
【図４】同実施形態におけるＥＧＲ弁の開度設定にかかる処理手順を示すフローチャート。
【図５】同実施形態におけるＥＧＲ減量制御についてその処理手順を示すフローチャート。
【図６】同実施形態の変形例において、吸気バルブのバルブリフト量が可変とされる場合のバルブオーバラップ量の変化を例示する説明図。
【符号の説明】
１…ガソリン機関、２…シリンダブロック、３…シリンダ、４…ピストン、５…クランクシャフト、６…コンロッド、７…シリンダヘッド、８…燃焼室、１１…点火プラグ、１２…吸気ポート、１３…排気ポート、１４…吸気通路、１５…排気通路、１６…インジェクタ、１７…吸気バルブ、１８…排気バルブ、３１…吸気側カムシャフト、３２…排気側カムシャフト、３３、３４…タイミングプーリ、３５…タイミングベルト、４１…クランク角センサ、４２…カム角センサ、５３…スロットル弁、５４…スロットル開度センサ、５５…スロットルアクチュエータ、５６…エアフロメータ、６０…可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ機構）、６２…オイルポンプ、６３…オイルコントロールバルブ（ＯＣＶ）、６５…オイルパン、８０……制御装置、９０…排気再循環機構（ＥＧＲ機構）、９１…ＥＧＲ通路、９２…ＥＧＲ弁、９３…ＥＧＲアクチュエータ、９４…ＥＧＲ開度センサ、Ｐ１…進角側油圧通路、Ｐ２…遅角側油圧通路。
【図１】
2004360548.tif 000003
【図２】
2004360548.tif 000004
【図３】
2004360548.tif 000005
【図４】
2004360548.tif 000006
【図５】
2004360548.tif 000007
【図６】
2004360548.tif 000008