(57)【要約】【課題】可変動弁機構の計測系に異常が生じた場合における内燃機関の制御性能の劣化を抑制するための技術を提供する。【解決手段】本発明は、内燃機関を制御するための制御装置である。本制御装置は、内燃機関が有するバルブの少なくとも開弁期間である作用角を所定の幅で任意に調整可能なバルブ調整機構を制御するバルブ制御系と、バルブ制御系が有する計測系の異常を検知するバルブ計測系異常検知部とを備える。このバルブ制御系は、異常の検知に応じて、予め定められた複数の角度のいずれかに作用角を設定する制御モードに切替可能であることを特徴とする。【選択図】  図１２
2004183526.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関を制御するための制御装置であって、
前記内燃機関が有するバルブの少なくとも開弁期間である作用角を所定の幅で任意に調整可能なバルブ調整機構を制御するバルブ制御系と、
前記バルブ制御系が有する計測系の異常を検知するバルブ計測系異常検知部と、
を備え、
前記バルブ制御系は、前記異常の検知に応じて、予め定められた複数の角度のいずれかに前記作用角を設定する制御モードに切替可能であることを特徴とする、内燃機関の制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の内燃機関の制御装置であって、
前記制御装置は、アイドリング用の制御モードであるアイドリングモードと、走行用の制御モードである走行モードとを有し、
前記バルブ制御系は、前記異常が検知された場合には、前記制御モードの切替に応じて、前記アイドリングモード用の作用角と、前記走行モード用の作用角と、を含む複数の角度のいずれかに前記作用角を設定する制御を行い、
前記走行モード用の作用角は、前記所定の幅のうちの最大値である、内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求項２記載の内燃機関の制御装置であって、さらに、
前記内燃機関が有する燃焼室内に流入する吸気流量を調整するスロットルバルブを制御するためのスロットルバルブ制御系を備え、
前記バルブ制御系は、前記異常が検知された場合において、前記制御モードの切替に応じて、前記制御装置が前記走行モードで制御を行っているときには前記作用角を前記最大値に設定し、前記制御装置が前記アイドリングモードで制御を行っているときには前記作用角を前記最大値よりも所定の値だけ小さい中間値に設定し、
前記スロットルバルブ制御系は、前記異常が検知された場合において、前記制御装置が前記走行モードで制御を行っているときには前記作用角が前記最大値に設定されたことを前提として走行のための吸気流量を制御し、前記制御装置が前記アイドリングモードで制御を行っているときには前記作用角が前記中間値に設定されたことを前提としてアイドリングのための吸気流量を制御する、内燃機関の制御装置。
【請求項４】
請求項３記載の内燃機関の制御装置であって、
前記バルブ制御系は、前記作用角を大きくするための制御出力を、前記バルブ調整機構に予め定められた第１の時間だけ出力することにより前記作用角を前記最大値に設定することが可能であり、一方、前記作用角を小さくするための制御出力を、前記バルブ調整機構に予め定められた第２の時間だけ出力することにより前記作用角を前記中間値に設定することが可能であり、
前記第１の時間は、前記作用角を最小の状態から最大の状態に変更可能な時間より一定量長い時間であり、
前記第２の時間は、前記作用角を最大の状態から最小の状態に変更可能な時間より一定量短い時間である、内燃機関の制御装置。
【請求項５】
請求項２記載の内燃機関制御装置であって、
前記バルブ制御系は、前記異常が検知された場合において、前記制御モードの切替に応じて、前記制御装置が前記走行モードで制御を行っているときには前記作用角を前記最大値に設定し、前記制御装置が前記アイドリングモードで制御を行っているときには前記作用角を前記バルブ調整機構で得られる最小値に設定し、
前記スロットルバルブ制御系は、前記異常が検知された場合において、前記制御装置が前記走行モードで制御を行っているときには前記作用角が前記最大値に設定されたことを前提として走行のための吸気流量を制御し、前記制御装置が前記アイドリングモードで制御を行っているときには前記作用角が前記最小値に設定されたことを前提としてアイドリングのための吸気流量を制御する、内燃機関の制御装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の内燃機関の制御装置であって、
前記バルブ調整機構は、
軸方向への変位に応じて作用角が変更できるように形状が設定された三次元カムを有するカム軸と、
前記バルブ制御系からの制御出力に応じて前記カム軸を軸方向へ変位させる電動機と、
バルブを閉弁方向へ付勢するバルブスプリングと、
を備え、
前記カム軸は、前記カム軸の回転に応じて、前記バルブを押圧することにより前記バルブスプリングに抗して前記バルブを開弁させるように構成されている、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】
本発明は、可変動弁機構の制御系に異常が生じた際に行われるフェイルセーフ処理の技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、内燃機関の運転状態に応じて吸・排気バルブの開閉特性（以下、バルブ開閉特性という。）を変化させる技術が知られている。この技術は、バルブの開閉タイミングやバルブの開弁期間（いわゆる作用角）、バルブリフト量といったバルブ開閉特性を変化させることによって内燃機関を様々な状況において効率良く運転させることができる。たとえば、開弁期間を長くすれば高回転・高出力を引き出すことができ、開弁期間を短くすれば低・中速トルクを大きくすることができる。
【０００３】
ところが、バルブ開閉特性を変化させる可変動弁機構にも異常が生ずることがある。
【０００４】
可変動弁機構の異常に対する処理（以下、フェイルセーフ処理と呼ぶ）に関する技術として以下が開示されている。特許文献１には、可変動弁機構の作用角が最も小さい位置で、その機構を固定するフェイルセーフ処理が開示されている。特許文献２には、２つの可変動弁機構を有するＶ型エンジンや水平対向エンジンにおいて、一方の機構のみが異常を起こした場合に生ずるアンバランスを防止するためのフェイルセーフ処理が開示されている。特許文献３には、可変動弁機構の作動を停止するとともに機関回転数を制限するフェイルセーフ処理が開示されている。特許文献４には、燃料供給量の増量や学習の禁止といったフェイルセーフ処理が開示されている。このように、従来は、可変動弁機能の異常に対しては、計測系の異常であるか駆動系の異常であるかを問わず、可変動弁機構を停止させることを前提としてフェイルセーフ処理が行われていた。
【特許文献１】特許第２８１７０５５号
【特許文献２】特許第２８６２９７３号
【特許文献３】特開昭６３−１７２７号公報
【特許文献４】特開平１３−２５４６３７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来のフェイルセーフ処理では、可変動弁機能の駆動系が正常であっても、可変動弁機能の計測系の異常のみで可変動弁機構の全体が停止せざるを得なかった。この結果、可変動弁機能の計測系の異常のみで内燃機関の制御性能が著しく劣化する場合があった。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、可変動弁機構を有する内燃機関において、可変動弁機構の計測系に異常が生じた場合における内燃機関の制御性能の劣化を抑制するための技術を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上記課題を解決するために、本発明は、内燃機関を制御するための制御装置であって、
前記内燃機関が有するバルブの少なくとも開弁期間である作用角を所定の幅で任意に調整可能なバルブ調整機構を制御するバルブ制御系と、
前記バルブ制御系が有する計測系の異常を検知するバルブ計測系異常検知部と、
を備え、
前記バルブ制御系は、前記異常の検知に応じて、予め定められた複数の角度のいずれかに前記作用角を設定する制御モードに切替可能であることを特徴とする。
【０００８】
本発明の制御装置によれば、バルブ制御系が有する計測系の異常との判定に応じて、予め定められた複数の角度のみに前記作用角を設定する制御モードに切替可能なので、可変動弁機構の計測系に異常が生じた場合において可変動弁機構を停止するようなフェイルセーフ処理方法よりも内燃機関の制御性能の劣化を抑制することができる。
【０００９】
上記制御装置において、
前記制御装置は、アイドリング用の制御モードであるアイドリングモードと、走行用の制御モードである走行モードとを有し、
前記バルブ制御系は、前記異常が検知された場合には、前記制御モードの切替に応じて、前記アイドリングモード用の作用角と、前記走行モード用の作用角と、を含む複数の角度のいずれかに前記作用角を設定する制御を行い、
前記走行モード用の作用角は、前記所定の幅のうちの最大値であるようにすることが好ましい。
【００１０】
こうすれば、大きな出力が望まれる場合がある走行モードで大きな作用角が得られるので、安全に退避運転を行うことができる。
【００１１】
上記制御装置において、さらに、
前記内燃機関が有する燃焼室内に流入する吸気流量を調整するスロットルバルブを制御するためのスロットルバルブ制御系を備え、
前記バルブ制御系は、前記異常が検知された場合において、前記制御モードの切替に応じて、前記制御装置が前記走行モードで制御を行っているときには前記作用角を前記最大値に設定し、前記制御装置が前記アイドリングモードで制御を行っているときには前記作用角を前記最大値よりも所定の値だけ小さい中間値に設定し、
前記スロットルバルブ制御系は、前記異常が検知された場合において、前記制御装置が前記走行モードで制御を行っているときには前記作用角が前記最大値に設定されたことを前提として走行のための吸気流量を制御し、前記制御装置が前記アイドリングモードで制御を行っているときには前記作用角が前記中間値に設定されたことを前提としてアイドリングのための吸気流量を制御することが好ましい。
【００１２】
こうすれば、作用角の切替に伴う内燃機関の吸気系の特性の急激な変化を緩和することができる。
【００１３】
上記制御装置において、
前記バルブ制御系は、前記作用角を大きくするための制御出力を、前記バルブ調整機構に予め定められた第１の時間だけ出力することにより前記作用角を前記最大値に設定することが可能であり、一方、前記作用角を小さくするための制御出力を、前記バルブ調整機構に予め定められた第２の時間だけ出力することにより前記作用角を前記中間値に設定することが可能であり、
前記第１の時間は、前記作用角を最小の状態から最大の状態に変更可能な時間より一定量長い時間であり、
前記第２の時間は、前記作用角を最大の状態から最小の状態に変更可能な時間より一定量短い時間であることが好ましい。
【００１４】
こうすれば、所定の制御出力の出力時間を計測する機能を追加するだけで、簡易に本発明を適用することができる。
【００１５】
上記制御装置において、
前記バルブ制御系は、前記異常が検知された場合において、前記制御モードの切替に応じて、前記制御装置が前記走行モードで制御を行っているときには前記作用角を前記最大値に設定し、前記制御装置が前記アイドリングモードで制御を行っているときには前記作用角を前記バルブ調整機構で得られる最小値に設定し、
前記スロットルバルブ制御系は、前記異常が検知された場合において、前記制御装置が前記走行モードで制御を行っているときには前記作用角が前記最大値に設定されたことを前提として走行のための吸気流量を制御し、前記制御装置が前記アイドリングモードで制御を行っているときには前記作用角が前記最小値に設定されたことを前提としてアイドリングのための吸気流量を制御するようにしても良い。
【００１６】
上記制御装置において、
前記バルブ調整機構は、
軸方向への変位に応じて作用角が変更できるように形状が設定された三次元カムを有するカム軸と、
前記バルブ制御系からの制御出力に応じて前記カム軸を軸方向へ変位させる電動機と、
バルブを閉弁方向へ付勢するバルブスプリングと、
を備え、
前記カム軸は、前記カム軸の回転に応じて、前記バルブを押圧することにより前記バルブスプリングに抗して前記バルブを開弁させるように構成しても良い。
【００１７】
電動機によるアクチュエータは油圧によるアクチュエータその他のアクチュエータよりも信頼性が高い場合が多いので、電動機によるアクチュエータを利用した可変動弁機構を使用する場合に、特に本発明によるフェイルセーフ処理が機能を発揮できる可能性が高い。
【００１８】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、内燃機関の制御装置または制御方法、その制御装置または制御方法の機能を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体、そのコンピュータプログラムを含み搬送波内に具現化されたデータ信号、等の態様で実現することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．装置構成：
Ｂ．第１実施例におけるフェイルセーフ処理：
Ｃ．第２実施例におけるフェイルセーフ処理：
Ｄ．第３実施例におけるフェイルセーフ処理：
Ｅ．変形例：
【００２０】
Ａ．装置構成：
図１は、本発明の一実施例としての制御装置の構成を示している。この制御装置は、車両に搭載されたガソリンエンジン１００を制御する装置として構成されている。エンジン１００は、吸気管１１０からガソリンと空気の混合気を吸気し、点火プラグ１０２で混合気に点火して燃焼させ、排気を排気管１２０から外部に排出する。吸気管１１０には、走行時の混合気の流量を調整するためのスロットルバルブ１１１と、アイドリング時に混合気の流路となるバイパス管１３０が設けられている。バイパス管１３０は、アイドリング時の混合気の量を調整するためのアイドリング制御バルブ１３０Ｖを備えている。排気管１２０には、排気中の有害成分を除去するための触媒１２４が設けられている。
【００２１】
エンジン１００への吸気および排気の行程は、吸気バルブ１５３と排気バルブ１２２の開閉状態によって切り換えられる。吸気バルブ１５３には、その開閉タイミングを調整するための可変動弁機構２００が設けられている。この可変動弁機構２００は、吸気バルブ１５３のリフト量の大きさ（本明細書では、バルブリフト量と呼ぶ）と、バルブの開弁期間（いわゆる作用角）とを変更できる。このような可変動弁機構としては、例えば本出願人により開示された特開２００２−１６１７６４号公報に記載されたものを利用することができる。なお、吸気バルブ１５３のリフト量の大きさや作用角だけでなく、開弁期間の位置（「開弁期間の位相」とも呼ぶ）が同時あるいは独立して変更可能となるように構成されていても良い。
【００２２】
エンジン１００の運転は、電子制御ユニット１０（以下ＥＣＵと呼ぶ）によって制御される。ＥＣＵ１０は、内部にＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭを備えるマイクロコンピュータとして構成されている。このＥＣＵ１０には、種々のセンサからの信号が供給されている。これらのセンサには、ノッキングの発生を検出するためのノックセンサ１０４と、エンジン水温を検出する水温センサ１０６と、エンジン回転数を検出する回転数センサ１０８と、アクセル開度を検出するアクセルセンサ１０９と、が含まれている。
【００２３】
ＥＣＵ１０の図示しないメモリには、吸気バルブ１５３の作用角を設定するための作用角マップ１２と、燃焼室への混合気の流入量を設定するための吸気流量マップ１６とが記憶されている。これらのマップは、エンジン１００の回転数やアクセル開度、エンジン水温などに応じて、バルブリフト量や燃焼室への混合気の流入量を設定するために使用される。なお、エンジン１００が燃焼室内で燃料を噴射する方式である場合には、吸気流量マップ１６は、燃焼室への空気の流入量を設定するために使用される。
【００２４】
図２は、可変動弁機構２００の構造を示す説明図である。可変動弁機構２００は、回転によって吸気バルブ１５３の開閉駆動を行うカム軸２１０と、カム軸２１０を軸方向に駆動するアクチュエータ２２０と、カム軸２１０とアクチュエータ２２０とを接続するアタッチメント２１５とを備える。
【００２５】
アクチュエータ２２０は、出力軸２２６と、出力軸２２６を回転させる電動機２２１と、出力軸２２６の回転角度を計測するロータリエンコーダ２２２と、出力軸２２６の回転に応じてカム軸の方向に移動するスライド部材２２３と、スライド部材２２３に対してアタッチメント２１５を回転可能に支持する軸受２２５と、メカニカルストッパ２２８ａ、２２８ｂ、２２９とを備える。
【００２６】
スライド部材２２３の内周と出力軸２２６の外周には、それぞれねじが形成されている。これらのねじは、出力軸２２６の回転をスライド部材２２３のカム軸の方向の移動に変換するためのものである。この両者の間には、摩擦抵抗を軽減するための鋼球２２４がはめ込まれている。
【００２７】
メカニカルストッパ２２８ａ、２２８ｂ、２２９は、カム軸２１０の軸方向の移動範囲を所定の幅に制限するために設けられたものである。この制限は、ボルト２２８ａの端部とボルト２２８ｂの端部の間に、部材２２９の移動範囲が制限されることによって実現される。これにより、部材２２９がボルト２２８ａの端部に底付きするときに可変動弁機構２００で得られる最大作用角となり、部材２２９がボルト２２８ｂの端部に底付きするときに可変動弁機構２００で得られる最小作用角となる。最大作用角は、ボルト２２８ａの操作によって調整可能であり、最小作用角は、ボルト２２８ｂの操作によって調整可能である。
【００２８】
図３は、カム軸２１０が有するカム２１１を、吸気バルブ１５３側から見た斜視図である。図３から分かるように、カム２１１は、カム軸２１０の軸方向への変位に応じて作用角が変更できるように形状が設定されている。カム軸２１０は、アタッチメント２１５を介してスライド部材２２３の変位に応じて、軸方向に変位する。
【００２９】
カム２１１の回転は、カム軸２１０の他端に設けられた図示しないタイミングプーリによって行われる。タイミングプーリに巻き付けられたタイミングベルトは、図示しないクランク軸に連結されている。カム２１１が回転すると、カム２１１の接触面の向きに応じて揺動するカムフォロア１５６を介して、バルブリフタ１５２に力が加えられる。バルブリフタ１５２には、吸気バルブ１５３の端部が接続されている。
【００３０】
バルブリフタ１５２は、バルブスプリング１５１によって、吸気バルブ１５３が閉じるように付勢されている。一方、カム２１１は、カム軸２１０の回転によって吸気バルブ１５３を開く方向にバルブリフタ１５２を押す。このときの吸気バルブ１５３の移動量がバルブリフト量である。
【００３１】
図４は、クランク角とバルブリフト量の関係を示す説明図である。図４から分かるように、排気バルブ１２２のバルブリフト量が固定のプロファイルを有しているのに対して、吸気バルブ１５３のバルブリフト量が可変のプロファイルを有している。吸気バルブ１５３のプロファイルは、カム軸２１０（図２）の軸方向の位置に応じて連続的に変化する。
【００３２】
具体的には、カム軸２１０がアクチュエータ２２０側に最も近づいたときに、最小リフト時のプロファイルとなり、カム軸２１０がアクチュエータ２２０から最も遠ざかったときに、最大リフト時のプロファイルとなる。また、本実施例では、カム軸２１０の軸方向の位置に応じて作用角も変化する。具体的には、図４から分かるように、最小リフト時には作用角も最小となり、最大リフト時には作用角も最大となる。
【００３３】
カム軸２１０の軸方向の位置は、電動機２２１が有する出力軸２２６（図２）の回転角度によって決定される。この回転角度は、出力軸２２６の回転角度を計測するロータリエンコーダ２２２によって計測することができる。ロータリエンコーダ２２２による角度の計測は、出力軸２２６が所定の回転角度毎に出力するパルスをカウントすることによってＥＣＵ１０（図１）によって行われる。これにより、ＥＣＵ１０は、吸気バルブ１５３のバルブリフトのプロファイルを特定することができる。
【００３４】
ＥＣＵ１０は、エンジン１００の回転数や負荷、エンジン水温などに応じて、作用角マップ１２を参照しつつ、吸気バルブ１５３のバルブリフトのプロファイルを制御することができる。作用角マップ１２には、バルブリフト量の目標値として出力軸２２６の回転角度が格納されている。この制御は、以下のようにして行われる。
（１）ロータリエンコーダ２２２からのパルスをカウントして出力軸２２６の回転角度を計測する。
（２）計測された出力軸２２６の回転角度である計測角度と、作用角マップ１２から読み出された目標値としての出力軸２２６の回転角度である目標角度を比較する。
（３）目標角度と計測角度の差に応じて、ＥＣＵ１０は、電動機２２１の図示しない電動機駆動部２２７に制御出力を送る。
（４）電動機駆動部２２７は、ＥＣＵ１０からの制御出力に応じて、電動機２２１に印可する電圧を変化させる。
このように、本実施例では、ロータリエンコーダ２２２によって計測された角度を制御入力とするフィードバック制御系が構成されている。
【００３５】
一方、ＥＣＵ１０は、バルブリフトの制御が正常であることを前提として、燃焼室への混合気の流量を調整している。混合気の流量の調整は、スロットルバルブ１１１やアイドリング制御バルブ１３０Ｖを操作することによって行われる。これらのバルブ操作は、エンジン１００の回転数やアクセル開度、エンジン水温などに応じて、吸気流量マップ１６を参照することによって行われる。
【００３６】
なお、特許請求の範囲における「スロットルバルブ制御系」は、スロットルバルブ１１１やアイドリング制御バルブ１３０Ｖを制御する制御系を意味する。また、ＥＣＵ１０が特許請求の範囲における「バルブ制御系」や「スロットルバルブ制御系」として機能している。
【００３７】
このように、本実施例の内燃機関は、バルブの作用角や吸気流量を制御することによって、運転状態に適した制御が可能となるように構成されている。なお、本明細書では、バルブリフト量の設定、調整、および切り替えの語は、バルブリフトのプロファイルの設定、調整、および切り替えと、これによる作用角の設定、調整、および切り替えとを意味している。
【００３８】
Ｂ．第１実施例におけるフェイルセーフ処理：
図５は、第１実施例におけるフェイルセーフ処理の流れを示すフローチャートである。このフェイルセーフ処理は、ロータリエンコーダ２２２が正常に機能しなくなった場合を想定した処理である。ロータリエンコーダ２２２が正常に機能しなくなると、カム軸２１０（図２）の軸方向の位置が計測できなくなる。この結果、作用角の調整のためのフィードバック制御ができなくなる。このような事態に対して、第１実施例のフェイルセーフ処理は、以下のように対応する。
【００３９】
ステップＳ１１０では、ＥＣＵ１０（図１）は、ロータリエンコーダ２２２の異常を検知する。異常との検知は、たとえばロータリエンコーダ２２２から継続して所定の時間パルスが入力されなかったことをもって行われる。異常と検知されるまでは、ステップＳ２００に処理が進む。ステップＳ２００での処理については後述する。一方、異常と検知されると、ステップＳ１２０に処理が進む。
【００４０】
ステップＳ１２０では、ＥＣＵ１０は、内燃機関の制御モードがアイドリングモードであるか否かを判断する。アイドリングモードとは、エンストや内燃機関の回転数が不安定とならない範囲で可能な限り、内燃機関の回転数を小さくして燃費を良くする制御モードである。この制御モードでは、スロットルバルブ１１１は閉鎖され、混合気はアイドリング制御バルブ１３０Ｖを有するバイパス管１３０を通過する。ＥＣＵ１０は、内燃機関の回転数を計測しつつ、アイドリング制御バルブ１３０Ｖの操作によって内燃機関の回転数を制御する。
【００４１】
内燃機関の制御モードがアイドリングモードである場合には、ステップＳ１３０に処理が進み、内燃機関の制御モードが走行モードである場合には、後述するステップＳ１４０に処理が進む。走行モードとは、アイドリングモード以外の制御モードを意味する。
【００４２】
ステップＳ１３０では、ＥＣＵ１０は、最小リフト処理を行う。最小リフト処理とは、電動機２２１を駆動してカム軸２１０（図２）を電動機２２１側に底付きするまで変位させる処理である。最小リフト処理を行うのは、吸気系統で生ずる負圧に伴うポンプ損失を小さくして燃費を改善するためである。最小リフト処理は、以下のようにして行われる。
【００４３】
図６は、フェイルセーフ処理において行われる最小リフト処理の流れを示すフローチャートである。ステップＳ１３１では、ＥＣＵ１０は、最小リフト指示を行う。最小リフト指示とは、バルブリフト量を小さくするための所定の制御出力を電動機駆動部２２７に対して出力する操作である。所定の制御出力は、たとえば出力軸２２６の目標角度をバルブリフト量が最小となる値に固定するとともに、出力軸２２６の計測角度をバルブリフト量が最大となる値に擬制することにより出力することができる。
【００４４】
ステップＳ１３２では、ＥＣＵ１０が有する図示しない経過時間カウンタは、カウントアップを行う。ステップＳ１３３では、この経過時間カウンタのカウント数が所定の値Ａよりも大きいか否かを判断する。カウント数が所定の値Ａよりも小さい場合には、ステップＳ１３１に処理を戻し、カウント数が所定の値Ａよりも大きい場合には、処理を終了する。所定の値Ａは、経過時間がバルブリフト量を最大の状態から最小の状態に変更可能な時間より所定の時間だけ長い時間となるように設定されている。これによりバルブリフト量が最小となる位置にカム軸２１０が確実に底付きすることになる。
【００４５】
具体的には、たとえばバルブリフト量を制御する制御系が０．００１秒周期のクロックで作動している場合において、バルブリフト量を最大の状態から最小の状態に変更可能な所定の時間が０．１秒であり、一定の時間が０．０２秒であると仮定する。この場合には、所定の値Ａが１１９に設定され、カウント数が１２０回に達した時点で制御出力が停止されることになる。
【００４６】
一方、内燃機関の制御モードが走行モード（アイドリングモード以外の制御モード）である場合には（図５）、最大リフト処理を行う。最大リフト処理とは、電動機２２１を駆動してカム軸２１０（図２）を電動機２２１と反対側に底付きするまで変位させる処理である。最大リフト処理を行うのは、バルブリフト量をできるだけ大きくして安全に退避運転ができるようにするためである。
【００４７】
図７は、フェイルセーフ処理において行われる最大リフト処理の流れを示すフローチャートである。ステップＳ１４１〜Ｓ１４３では、上述のステップＳ１３１〜Ｓ１３３と同様の処理が行われる。ただし、カム軸２１０を変位させる方向が最小リフト処理と反対となる。また、経過時間カウンタのカウント数の閾値がＡからＢに変更されている。これは、最大リフト処理に要する時間が最小リフト処理に要する時間よりも長いからである。最大リフト処理に要する時間が長くなるのは、バルブスプリング１５１（図２）の反力Ｆｎのカム軸２１０方向の成分Ｆａｘｉｓによって、カム軸２１０の移動速度が遅くなるからである。
【００４８】
ステップＳ１４４では、ＥＣＵ１０は、電動機駆動部２２７（図２）に保持電流出力指令を送る。保持電流出力指令とは、カム軸２１０の位置を保持するための保持電流を電動機駆動部２２７に流させるための指令である。保持電流を電動機駆動部２２７に流させるのは、バルブスプリング１５１の反力に起因する力Ｆａｘｉｓによって、カム軸２１０が電動機２２１側に押し戻されないようにするためである。最大リフト処理が完了すると、ステップＳ１５０（図５）に処理が進む。
【００４９】
ステップＳ１５０（図５）では、ＥＣＵ１０は、フェイルセーフ処理実行フラグをセットする。フェイルセーフ処理実行フラグとは、次のステップであるＳ２００でフェイルセーフ処理を実行させるためのフラグである。ステップＳ２００では、吸気流量制御処理が行われる。
【００５０】
図８は、本発明の第１実施例における吸気流量制御処理の流れを示すフローチャートである。吸気流量制御処理とは、エンジン１００（図１）の燃焼室内に流入する混合気の流量を制御する処理である。吸気流量制御処理は、ＥＣＵ１０が有する吸気流量マップ１６を用いて行われる。
【００５１】
図９は、第１実施例の吸気流量制御処理において使用される吸気流量マップ１６の内容を示す説明図である。吸気流量マップ１６は、スロットルバルブ１１１やアイドリング制御バルブ１３０Ｖの制御に使用されるマップである。
【００５２】
吸気流量マップ１６には、アイドリング時に於いてアイドリング制御バルブ１３０Ｖの制御に使用するマップであるＩＤＬマップ１６ＮＩと、可変動弁機構２００の正常時においてスロットルバルブ１１１の制御に使用するＮＤマップ１６ＮＤと、可変動弁機構２００の異常時においてスロットルバルブ１１１の制御に使用するＦＤマップ１６ＦＤとを備えている。
【００５３】
なお、アイドリング時には、可変動弁機構２００が正常であるか異常であるかに拘わらず、同一のＩＤＬマップ１６ＮＩが使用される。アイドリング時においては、前述のように可変動弁機構２００が正常であるか異常であるかに拘わらず、バルブリフト量を最小値に設定することが可能だからである。
【００５４】
ステップＳ２１０では、ＥＣＵ１０は、アクセル開度を入力する。アクセル開度とは、踏み込みによって傾けられたアクセルの角度（ｄｅｇ）である。ステップＳ２２０では、ＥＣＵ１０は、セットされたフェイルセーフ処理実行フラグが「ＯＮ」であるか否かを判断する。フェイルセーフ処理実行フラグが「ＯＦＦ」の場合、すなわち可変動弁機構２００が正常である場合には、以下のような処理が行われる。
【００５５】
ステップＳ２３０では、ＥＣＵ１０は、アクセル開度非線形変換処理を行う。アクセル開度非線形変換処理とは、入力されたアクセル開度に応じて非線形スロットル開度を算出する処理である。非線形スロットル開度とは、スロットル開度の基準値となる値である。非線形スロットル開度の算出は、アクセル開度と非線形スロットル開度とを格納したマップ（図１０）を利用して行われる。このマップは、可変動弁機構２００の正常時においてスロットルバルブ１１１の制御に使用されるＮＤマップ１６ＮＤ（図９）に格納されている。スロットル開度は、ステップＳ２４０で以下のようにして非線形スロットル開度から算出される。
【００５６】
図１１は、第１実施例におけるスロットル開度算出処理の流れを示すフローチャートである。ステップＳ２４１では、ＥＣＵ１０は、目標空気量を算出する。目標空気量の算出は、非線形スロットル開度と車速とに応じて行われる。ステップＳ２４２では、ＥＣＵ１０は、バルブリフト量の目標値である目標バルブリフト量を算出する。目標バルブリフト量は、目標空気量とエンジン回転数とに応じて算出される。目標バルブリフト量は、正常に作動している可変動弁機構２００の目標値として使用される。
【００５７】
ステップＳ２４３では、ＥＣＵ１０は、スロットル開度を算出する。スロットル開度は、目標バルブリフト量と同様に目標空気量とエンジン回転数とに応じて算出される。このように、バルブリフト系が正常である場合には、アクセル開度と車速とに適したバルブリフト量とスロットル開度とで内燃機関は運転されることになる。
【００５８】
一方、セットされたフェイルセーフ処理実行フラグが「ＯＮ」である場合には、可変動弁機構２００のフェイルに対応したフェイルセーフ処理を行うためにステップＳ２５０に進む（図８）。
【００５９】
ステップＳ２５０では、ＥＣＵ１０は、フェイルセーフモード・アクセル開度非線形変換処理を行う。この変換処理は、入力されたアクセル開度に応じてスロットル開度を直接算出する処理である。この算出処理は、可変動弁機構２００の異常時においてスロットルバルブ１１１の制御に使用されるＦＤマップ１６ＦＤを用いて行われる。ＦＤマップ１６ＦＤは、バルブリフト量が最大値に設定されていることを前提としたマップである。
【００６０】
このように、第１実施例では、可変動弁機構２００の計測系に異常が生じた場合に対して、走行時にはバルブリフト量を大きくして安全に退避走行を可能とし、アイドリング時にはバルブリフト量を最小として燃費の劣化を抑制することができる。この結果、可変動弁機構２００の計測系に異常が生じた場合における内燃機関の制御性能の劣化を抑制することができる。
【００６１】
Ｃ．第２実施例におけるフェイルセーフ処理：
図１２は、第２実施例におけるフェイルセーフ処理の流れを示すフローチャートである。このフェイルセーフ処理は、アイドリング時における処理が第１実施例のフェイルセーフ処理（図５）と異なる。具体的には、第１実施例では、アイドリング時にはバルブリフト量を最小とする最小リフト処理が行われていたが、本実施例では、バルブリフト量を中間の位置に設定する中間リフト処理が行われる。
【００６２】
アイドリング時にバルブリフト量を中間の位置に設定するのは、走行モードとアイドリングモードとの間の制御モードの切替に伴うエンジン１００の吸気系統の特性の急激の変化を緩和するためである。特に、バルブリフト量の調整幅が大きなエンジン１００においては、最大リフトから最小リフトへの不連続の切り替えが吸気系の特性の急激な変化を伴うことになる。この急激な特性の変化を小さくするために、本実施例では、アイドリング時のバルブリフト量を所定の中間の位置として最小位置から最大側に近づけている。
【００６３】
所定の中間の位置の設定は、たとえば吸気系の急激な特性の変化に伴う出力の急激な変化と、切り替わり後の燃費とのトレードオフとして決定することができる。所定の中間の位置へのバルブリフト量の設定は、ステップＳ１３０ａで行われる。ステップＳ１３０ａでは、中間リフト処理が行われる。
【００６４】
図１３は、フェイルセーフ処理において行われる中間リフト処理の流れを示すフローチャートである。ステップＳ１３１ａ〜Ｓ１３３ａでは、上述のステップＳ１４１〜Ｓ１４３と同一の処理が行われる。これにより、カム軸２１０がアクチュエータ２２０側に一度底付きして、カム軸２１０の軸方向の位置が明らかになる。これらの処理が完了したらカウンタをクリアする。
【００６５】
ステップＳ１３４ａ〜Ｓ１３６ａでは、ＥＣＵ１０は、カウンタがＣの値を超えるまでリフト量戻し指示を行う。リフト量戻し指示とは、バルブリフト量を小さくするための所定の制御出力を電動機駆動部２２７に対して出力する操作であり、たとえば最小リフト指示と同一の指示であっても良い。これにより、バルブリフト量が最大と最小の間の所定の中間位置に設定される。この後に、カム軸２１０の位置を保持するための保持電流が電動機駆動部２２７に流され（ステップＳ１３７ａ）、吸気流量制御に使用されるマップがバルブリフト量が中間位置に設定されていることを前提としたマップに切り替えられる。
【００６６】
図１４は、第２実施例において使用される吸気流量マップ１６ａの内容を示す説明図である。吸気流量マップ１６ａは、異常時のアイドリングに於いてアイドリング制御バルブ１３０Ｖの制御に使用するマップであるＦＩＤマップ１６ＦＩを備える点で第１実施例の吸気流量マップ１６と異なる。ＦＩＤマップ１６ＦＩは、前述のようにバルブリフト量が中間位置に設定されていることを前提としたマップである。
【００６７】
なお、フェイルセーフ処理が行われてバルブリフト量が中間位置あるいは最大位置に一度セットされると、カム軸２１０は、中間位置と最大位置との間を往復するように制御されることになる。
【００６８】
このように、第２実施例では、所定の中間位置にバルブリフト量を設定することができるので、バルブリフト量の切り替わりに伴う出力の急激な変化とアイドリング時の燃費のバランスが図られた制御系を構成することができるという利点がある。
【００６９】
Ｄ．第３実施例におけるフェイルセーフ処理：
図１５は、第３実施例におけるフェイルセーフ処理の流れを示すフローチャートである。このフェイルセーフ処理では、３つのバルブリフト量が設定できる点で上述の各実施例のフェイルセーフ処理と異なる。具体的には、たとえばアイドリング時に設定される最小リフト位置と、アクセル開度が比較的に小さい時に設定される中間リフト位置と、アクセル開度が比較的に大きい時に設定される最大リフト位置との３個所にバルブリフト量を設定可能である。
【００７０】
バルブリフト量を３個所に設定可能としたのは、制御モードの切替に伴うエンジン１００の吸気系統の特性の急激の変化を緩和するとともに、最小リフト位置でアイドリングを可能とするためである。
【００７１】
図１６は、第３実施例において使用される吸気流量マップ１６ｂの内容を示す説明図である。吸気流量マップ１６ｂは、異常時のアイドリングに於いてアイドリング制御バルブ１３０Ｖの制御に使用されるマップであるＦＩＤマップ１６ＦＩの代わりに、異常時の低出力時に利用されるＦＬＤマップ１６ＦＬＤを備える点で吸気流量マップ１６ａと異なる。
【００７２】
ＩＤＬマップ１６ＦＩが削除されているのは、アイドリングが最小リフト位置で行われるので、正常時のＩＤＬマップ１６ＮＩがそのまま利用可能だからである。ＦＬＤマップ１６ＦＬＤは、アクセル開度が所定の角度よりも小さいときに使用されるマップである。
【００７３】
本実施例では、吸気流量マップ１６ｂを用いて以下のようなフェイルセーフ処理を行うことができる。
（１）アクセルオフでは、最小バルブリフト位置でＩＤＬマップ１６ＮＩを用いた内燃機関の制御が行われる。
（２）アクセルオン時において、アクセル開度が所定の角度よりも小さいときには、中間バルブリフト位置でＦＬＤマップ１６ＦＬＤを用いた内燃機関の制御が行われる。
（３）アクセルオン時において、アクセル開度が所定の角度以上のときには、最大バルブリフト位置でＦＤマップ１６ＦＤを用いた内燃機関の制御が行われる。
【００７４】
このように、本実施例では、バルブリフト量が３個所に設定可能なので、バルブリフト量の設定変更に伴う制御系の急激な変化を抑制しつつ、バルブリフト・プロファイルの設定幅を大きくすることができる。この結果、可変動弁機構２００の計測系に異常が生じた場合における内燃機関の制御性能の劣化をさらに抑制することができる。
【００７５】
Ｅ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００７６】
Ｅ−１．上記各実施例では、バルブリフト量が設定可能な位置は、２個所ないし３個所であるが、たとえば４個所以上であっても良い。一般に、本発明において異常の検知に応じて行われる制御方法の変更は、予め定められた複数の角度のいずれかに作用角を設定する制御モードに切替可能であれば良い。
【００７７】
Ｅ−２．上記各実施例では、ロータリエンコーダ２２２から継続して所定の時間パルスが入力されなかったことをもって異常が検知されるが、たとえばバルブ制御系が有する計測系が自己診断機能を有し、この自己診断機能で検出された異常の発生をＥＣＵ１０に知らせることによって異常を検知するようにしても良い。
【００７８】
一般に、本発明で使用されるバルブ計測系異常検知部は、バルブ制御系が有する計測系の異常を検知できるものであれば良い。なお、前者の場合にはＥＣＵ１０がバルブ計測系異常検知部として機能し、後者の場合にはＥＣＵ１０とバルブ制御系が有する計測系とがバルブ計測系異常検知部として機能することになる。
【００７９】
また、上記各実施例では、計測系にロータリエンコーダが用いられているが、たとえばリニアエンコーダを用いてカム軸の位置を計測するようにしても良い。
【００８０】
Ｅ−３．上記各実施例では、アイドリング時にはバイパス管１３０が混合気の流路となっているが、バイパス管１３０を使用しない構成としても良い。この場合には、アイドリング時においてもスロットルバルブ１１１を使用して混合気の流量が制御されることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例としての制御装置の構成を示す概念図。
【図２】可変動弁機構２００の構造を示す説明図。
【図３】カム軸２１０が有するカム２１１を吸気バルブ１５３側から見た斜視図。
【図４】クランク角とバルブリフト量の関係を示す説明図。
【図５】第１実施例におけるフェイルセーフ処理の流れを示すフローチャート。
【図６】フェイルセーフ処理において行われる最小リフト処理の流れを示すフローチャート。
【図７】フェイルセーフ処理において行われる最大リフト処理の流れを示すフローチャート。
【図８】第１実施例における吸気流量制御処理の流れを示すフローチャート。
【図９】第１実施例において使用される吸気流量マップ１６の内容を示す説明図。
【図１０】アクセル開度と非線形スロットル開度の関係を示すマップ。
【図１１】第１実施例におけるスロットル開度算出処理の流れを示すフローチャート。
【図１２】第２実施例におけるフェイルセーフ処理の流れを示すフローチャート。
【図１３】フェイルセーフ処理において行われる中間リフト処理の流れを示すフローチャート。
【図１４】第２実施例において使用される吸気流量マップ１６ａの内容を示す説明図。
【図１５】第３実施例におけるフェイルセーフ処理の流れを示すフローチャート。
【図１６】第３実施例において使用される吸気流量マップ１６ｂの内容を示す説明図。
【符号の説明】
１０…電子制御ユニット
１２…バルブリフト量マップ
１６、１６ａ、１６ｂ…吸気流用マップ
２２５…軸受
１００…ガソリンエンジン
１０２…点火プラグ
１０４…ノックセンサ
１０６…水温センサ
１０８…回転数センサ
１０９…アクセルセンサ
１１０…吸気管
１１１…スロットルバルブ
１２０…排気管
１２２…排気バルブ
１２４…触媒
１３０…バイパス管
１５１…バルブスプリング
１５２…バルブリフタ
１５３…吸気バルブ
１５６…カムフォロア
２００…可変動弁機構
２１０…カム軸
２１１…カム
２１５…アタッチメント
２２０…アクチュエータ
２２１…電動機
２２２…ロータリエンコーダ
２２３…スライド部材
２２４…鋼球
２２６…出力軸
２２７…電動機駆動部
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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