(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カムプロフィールがカム軸方向に連続的に変化する３次元カムが設けられたカムシャフトを有し、同カムシャフトのカム軸方向への変位位置に応じて機関バルブのバルブリフト量を可変として目標リフト量に制御するバルブリフト量可変機構を備える内燃機関のバルブ特性制御装置において、
前記機関バルブの目標リフト量と実際に検出されるリフト量との偏差が所定値よりも大きく、且つ、リフト量が変位途中にない旨判断するための所定値よりも前記実際に検出されるリフト量の変化量が小さいことに基づいて前記バルブリフト量可変機構の異常有りを診断する診断手段を備える
ことを特徴とする内燃機関のバルブ特性制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関のバルブ特性制御装置において、
リフト量の保持を指令する状態が所定期間継続されているにもかかわらず、機関バルブの実際に検出されるリフト量の変化量が所定値よりも大きいことに基づいて前記バルブリフト量可変機構の異常有りを診断する診断手段を備える
ことを特徴とする内燃機関のバルブ特性制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の内燃機関のバルブ特性制御装置において、
前記機関バルブの目標リフト量と実際に検出されるリフト量との偏差が所定値よりも大きく、且つ、リフト量の保持を指令する状態にあって同保持制御系に異常がないことに基づいて前記バルブリフト量可変機構の異常有りを診断する診断手段を備える
ことを特徴とする内燃機関のバルブ特性制御装置。
【請求項４】
カムプロフィールがカム軸方向に連続的に変化する３次元カムが設けられたカムシャフトを有し、同カムシャフトのカム軸方向への変位位置に応じて機関バルブのバルブリフト量を可変として目標リフト量に制御するバルブリフト量可変機構を備える内燃機関のバルブ特性制御装置において、
前記機関バルブの目標リフト量と実際に検出されるリフト量との偏差が所定値よりも大きく、且つ
（ａ）リフト量が変位途中にない旨判断するための所定値よりも前記実際に検出されるリフト量の変化量が小さいこと、及び
（ｂ）リフト量の保持を指令する状態が所定期間継続されていること、及び
（ｃ）リフト量の保持を指令する状態にあって同保持制御系に異常がないこと、
のいずれかの条件が成立することに基づいて前記バルブリフト量可変機構の異常有りを診断する診断手段を備える
ことを特徴とする内燃機関のバルブ特性制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関のバルブ特性制御装置において、
前記カムシャフトと機関出力軸との相対回転位相の変更に基づいて前記機関バルブのバルブタイミングを可変とするバルブタイミング可変機構を更に備え、
前記診断手段は、前記カムシャフトと機関出力軸との目標相対回転位相と実際に検出される相対回転位相とに基づいて前記バルブタイミング可変機構の異常の有無を診断するものであり、
前記診断手段による前記バルブリフト量可変機構または前記バルブタイミング可変機構についての異常有りの診断に基づいて、前記バルブリフト量可変機構の機関バルブ最低リフト量側への強制駆動、及び前記バルブタイミング可変機構のバルブタイミング最遅角側への強制駆動のいずれかを実行する強制駆動手段と、
該強制駆動手段による強制駆動の実行後に前記診断手段を再起動し、そのときの前記バルブリフト量可変機構及び前記バルブタイミング可変機構についての異常の有無に応じて、前記診断手段による前記異常有りの診断が前記バルブリフト量可変機構及び前記バルブタイミング可変機構のいずれの異常によるものであるかを識別する識別手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関のバルブ特性制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載の内燃機関のバルブ特性制御装置において、
前記識別手段によって異常有りと識別された機構が前記バルブリフト量可変機構であるとき、所定のフェールセーフを実行するフェールセーフ手段を更に備える
ことを特徴とする内燃機関のバルブ特性制御装置。
【請求項７】
請求項６に記載の内燃機関のバルブ特性制御装置において、
前記フェールセーフ手段は、当該機関に供給する燃料を増量する処理、及びアイドル回転速度制御にかかる学習を禁止する処理、及び空燃比フィードバック制御にかかる学習を禁止する処理、及び燃料カット運転領域を拡大する処理、及び燃料カットの復帰回転数を上方シフトする処理、の少なくとも１つの処理を実行するものである
ことを特徴とする内燃機関のバルブ特性制御装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の内燃機関のバルブ特性制御装置において、
前記バルブリフト量可変機構に異常有りと診断された場合に、同機構に対する異物除去処理のための強制駆動を実行する異物除去手段を更に備える
ことを特徴とする内燃機関のバルブ特性制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の運転状態に応じて機関バルブのバルブ特性を可変制御する内燃機関のバルブ特性制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のバルブ特性制御装置としては、例えば特開平８−１７７４３４号公報に記載された装置が知られている。この装置では、機関バルブのバルブリフト量を可変とするバルブリフト量可変機構とバルブタイミングを可変とするバルブタイミング可変機構とを備え、これら可変機構のいずれかが故障した場合、バルブリフト量可変機構についてはこれを低速型カムに切換え制御し、バルブタイミング可変機構についてはこれをカムシャフトの相対回転位相が遅角側となるように制御している。なおこの際、上記バルブリフト量可変機構の故障の有無は、同機構のカム（低速型カム、高速型カム）の切換えに要する作動油の油圧を検出することで診断される。また、バルブタイミング可変機構の故障の有無は、カム（カムシャフト）の回転位相を検出することで診断される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで近年は、上記バルブリフト量可変機構として、カムシャフトを軸方向に変位可能に設計し、カムシャフトに設けられたカムのカム山をその軸方向の一端から他端へ連続的に変化するように形成したいわゆる３次元カムを用いたものも提案されている。このような３次元カム式のバルブリフト量可変機構によれば、機関の運転状態に応じて同バルブリフト量を連続的に変化させることができるようになる。
【０００４】
ただし、このような３次元カム式のバルブリフト量可変機構では、その可変制御自体が２値的ではなく、連続した値をもって行われる。このため、同機構についてその故障の有無を診断するとなると、単に上記従来の装置による診断手法を適用することはできない。
【０００５】
また近年は、こうした３次元カム式のバルブリフト量可変機構と上記バルブタイミング可変機構とを組み合わせてバルブ特性制御装置を構成することで、内燃機関の機関特性をより好適に維持する技術もいくつか提案されている。そして、このようなバルブリフト量可変機構とバルブタイミング可変機構とを組み合せて構成したバルブ特性制御装置においては、その故障診断に関して、次のような問題も無視できないものとなっている。
【０００６】
すなわち、バルブリフト量可変機構によるカムシャフトの変位に伴い、例えば従来のカム角センサを用いたものでは、バルブタイミング可変機構の故障診断がまず困難となる。また、これらの機構がいずれもその可変制御に連続した値を用いるものであるために、何らかの異常があった場合、かかる異常がいずれの機構において生じたのかを特定することも容易ではない。
【０００７】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、３次元カム式のバルブリフト量可変機構についても、その異常の有無を的確に診断することのできる内燃機関のバルブ特性制御装置を提供することにある。
【０００８】
また、本発明の目的は、３次元カム式のバルブリフト量可変機構はもとより、同機構をバルブタイミング可変機構と組み合わせて用いる場合においても、その異常診断や診断結果に基づく的確な後処理を行うことのできる内燃機関のバルブ特性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】
以下、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記載する。
請求項１記載の発明は、カムプロフィールがカム軸方向に連続的に変化する３次元カムが設けられたカムシャフトを有し、同カムシャフトのカム軸方向への変位位置に応じて機関バルブのバルブリフト量を可変として目標リフト量に制御するバルブリフト量可変機構を備える内燃機関のバルブ特性制御装置において、前記機関バルブの目標リフト量と実際に検出されるリフト量との偏差が所定値よりも大きく、且つ、リフト量が変位途中にない旨判断するための所定値よりも前記実際に検出されるリフト量の変化量が小さいことに基づいて前記バルブリフト量可変機構の異常有りを診断する診断手段を備えることをその要旨とする。
【００１０】
上記バルブリフト量可変機構によれば、上記３次元カムが設けられたカムシャフトをその軸方向に連続的に変位させることで、機関バルブのバルブ特性を好適に可変制御することができるものの、このカムシャフトの軸方向への連続的な変位制御に関しては、その制御に応答遅れのため、目標リフト量と実際に検出されるリフト量とが必ずしも一致しているわけではない。
【００１１】
この点、上記構成によれば、目標リフト量と実際に検出されるリフト量との間に大きな偏差があるにもかかわらず、リフト量が変位途中にない旨判断するための所定値よりも実際に検出されるリフト量の変化量が小さいことに基づいて、当該異常、すなわちバルブリフト量可変機構の作動異常を正確に診断することができるようになる。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関のバルブ特性制御装置において、リフト量の保持を指令する状態が所定期間継続されているにもかかわらず、機関バルブの実際に検出されるリフト量の変化量が所定値よりも大きいことに基づいて前記バルブリフト量可変機構の異常有りを診断する診断手段を備えることをその要旨とする。
【００１３】
バルブ特性を所定期間保持制御すべく指令が出された状態においては、バルブリフト量可変機構が正常に作動している場合、実際に検出されるリフト量の変化量は「０」となるものと考えられる。この点、上記構成によれば、同状態において実際に検出されるリフト量の変化量が所定値よりも大きいことに基づいて、当該異常、すなわち保持制御異常を正確に診断することができるようになる。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載の内燃機関のバルブ特性制御装置において、前記機関バルブの目標リフト量と実際に検出されるリフト量との偏差が所定値よりも大きく、且つ、リフト量の保持を指令する状態にあって同保持制御系に異常がないことに基づいて前記バルブリフト量可変機構の異常有りを診断する診断手段を備えることをその要旨とする。
【００１５】
保持指令が出され、且つ保持制御系に異常が無いときには、実際に検出されるリフト量は、目標リフト量に収束しているものと考えられる。この点、上記構成によれば、保持指令が出され、且つ保持制御系に異常が無いにもかかわらず、目標リフト量と実際に検出されるリフト量との偏差が所定値よりも大きいことに基づいて、当該異常、すなわちバルブリフト量可変機構の作動異常を正確に診断することができるようになる。
【００１６】
請求項４記載の発明は、カムプロフィールがカム軸方向に連続的に変化する３次元カムが設けられたカムシャフトを有し、同カムシャフトのカム軸方向への変位位置に応じて機関バルブのバルブリフト量を可変として目標リフト量に制御するバルブリフト量可変機構を備える内燃機関のバルブ特性制御装置において、前記機関バルブの目標リフト量と実際に検出されるリフト量との偏差が所定値よりも大きく、且つ
（ａ）リフト量が変位途中にない旨判断するための所定値よりも前記実際に検出されるリフト量の変化量が小さいこと、及び
（ｂ）リフト量の保持を指令する状態が所定期間継続されていること、及び
（ｃ）リフト量の保持を指令する状態にあって同保持制御系に異常がないこと、のいずれかの条件が成立することに基づいて前記バルブリフト量可変機構の異常有りを診断する診断手段を備えることをその要旨とする。
【００１７】
上記構成によっても、請求項１〜請求項３に記載の発明の診断手段に準じて、バルブリフト量可変機構の各種異常を正確に診断することができる。またこの場合、各種の異常に対してその診断もれが生じる可能性も極めて低くなる。
【００１８】
請求項５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バルブ特性制御装置において、前記カムシャフトと機関出力軸との相対回転位相の変更に基づいて前記機関バルブのバルブタイミングを可変とするバルブタイミング可変機構を更に備え、前記診断手段は、前記カムシャフトと機関出力軸との目標相対回転位相と実際に検出される相対回転位相とに基づいて前記バルブタイミング可変機構の異常の有無を診断するものであり、前記診断手段による前記バルブリフト量可変機構または前記バルブタイミング可変機構についての異常有りの診断に基づいて、前記バルブリフト量可変機構の機関バルブ最低リフト量側への強制駆動、及び前記バルブタイミング可変機構のバルブタイミング最遅角側への強制駆動のいずれかを実行する強制駆動手段と、該強制駆動手段による強制駆動の実行後に前記診断手段を再起動し、そのときの前記バルブリフト量可変機構及び前記バルブタイミング可変機構についての異常の有無に応じて、前記診断手段による前記異常有りの診断が前記バルブリフト量可変機構及び前記バルブタイミング可変機構のいずれの異常によるものであるかを識別する識別手段とを備えることをその要旨とする。
【００１９】
上記構成によれば、バルブリフト量可変機構とバルブタイミング可変機構とが組み合わされてバルブ特性制御装置が構成される場合であれ、すなわち、バルブ特性の異常がこれら２つの機構のいずれにおいて生じたかを特定することが困難となる場合であれ、それら機構の一方を上記態様で強制駆動した後の異常の内容に応じて、同バルブ特性に異常を来した側の機構がいずれであるかを正確に特定することができるようになる。
【００２３】
請求項６記載の発明は、請求項５に記載の内燃機関のバルブ特性制御装置において、前記識別手段によって異常有りと識別された機構が前記バルブリフト量可変機構であるとき、所定のフェールセーフを実行するフェールセーフ手段を更に備えることをその要旨とする。
【００２４】
請求項７記載の発明は、請求項６に記載の内燃機関のバルブ特性制御装置において、前記フェールセーフ手段は、当該機関に供給する燃料を増量する処理、及びアイドル回転速度制御にかかる学習を禁止する処理、及び空燃比フィードバック制御にかかる学習を禁止する処理、及び燃料カット運転領域を拡大する処理、及び燃料カットの復帰回転数を上方シフトする処理、の少なくとも１つの処理を実行するものであることをその要旨とする。
【００２５】
上記各構成によれば、バルブリフト量可変機構に異常がある旨診断された後、フェールセーフの実行によって、当該機関の退避運転を実現することが可能となる。
請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の内燃機関のバルブ特性制御装置において、前記バルブリフト量可変機構に異常有りと診断された場合に、同機構に対する異物除去処理のための強制駆動を実行する異物除去手段を更に備えることをその要旨とする。
バルブリフト量可変機構にかかる異常としては、同機構、例えばその駆動系である油圧供給系に金属くず等がかみ込むことに起因する作動不良がある。このような異常にあっては、同機構を強制的に駆動することで、上記金属くず等が自然に取り除かれる場合がある。
この点、上記構成によれば、異常がある旨の診断がなされた後に、かかるバルブリフト量可変機構を強制的に駆動することで、同機構の正常状態への復帰を試みることができるようになる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の内燃機関のバルブ特性制御装置を具体化した一実施形態について図１〜図８に従って説明する。
【００２７】
図１には内燃機関として直列４気筒の車載用ガソリンエンジン（以下、単に「エンジン」という）１１が示されている。エンジン１１は、往復移動するピストン１２が設けられたシリンダブロック１３と、シリンダブロック１３の下側に設けられたオイルパン１３ａと、シリンダブロック１３の上側に設けられたシリンダヘッド１４とを備えている。
【００２８】
このエンジン１１の下部には出力軸であるクランクシャフト１５が回転可能に支持され、同クランクシャフト１５にはコンロッド１６を介してピストン１２が連結されている。そして、ピストン１２の往復移動は、コンロッド１６によって、クランクシャフト１５の回転へと変換されるようになっている。また、ピストン１２の上側には燃焼室１７が設けられ、この燃焼室１７には吸気通路１８および排気通路１９が接続されている。そして、吸気通路１８と燃焼室１７とは吸気バルブ２０により連通・遮断され、排気通路１９と燃焼室１７とは排気バルブ２１により連通・遮断されるようになっている。
【００２９】
一方、シリンダヘッド１４には、吸気側カムシャフト２２および排気側カムシャフト２３が平行に設けられている。吸気側カムシャフト２２は回転可能かつ軸方向へ移動可能にシリンダヘッド１４上に支持されており、排気側カムシャフト２３は回転可能であるが軸方向には移動不可能にシリンダヘッド１４上に支持されている。
【００３０】
吸気側カムシャフト２２の一端部には、タイミングプーリ２４ａを備えたバルブタイミング可変アクチュエータ２４が設けられ、他端部には吸気側カムシャフト２２を軸方向へ移動させるためのリフト量可変アクチュエータ２２ａが設けられている。また、排気側カムシャフト２３の一端部にはタイミングプーリ２５が取り付けられている。このタイミングプーリ２５およびバルブタイミング可変アクチュエータ２４のタイミングプーリ２４ａは、タイミングベルト２６を介して、クランクシャフト１５に取り付けられたプーリ１５ａに連結されている。そして、駆動側回転軸としてのクランクシャフト１５の回転がタイミングベルト２６を介して、従動側回転軸としての吸気側カムシャフト２２および排気側カムシャフト２３に伝達されることによって、それら吸気側カムシャフト２２および排気側カムシャフト２３がクランクシャフト１５の回転に同期して回転するようになっている。
【００３１】
吸気側カムシャフト２２には、吸気バルブ２０の上端に当接する吸気カム２７が設けられ、排気側カムシャフト２３には、排気バルブ２１の上端に当接する排気カム２８が設けられている。そして、吸気側カムシャフト２２が回転すると、吸気カム２７により吸気バルブ２０が開閉駆動され、排気側カムシャフト２３が回転すると、排気カム２８により排気バルブ２１が開閉駆動されるようになっている。
【００３２】
ここで、排気カム２８のカムプロフィールは排気側カムシャフト２３の軸方向に対して一定となっているが、吸気カム２７のカムプロフィールは、図２に示すごとく吸気側カムシャフト２２の軸方向に連続的に変化している。すなわち、吸気カム２７は前述した３次元カムとして構成されている。
【００３３】
そして、吸気側カムシャフト２２が矢印Ａ方向へ移動すると、吸気カム２７による吸気バルブ２０のバルブリフト量が徐々に大きくなるとともに、吸気バルブ２０の開弁時間が徐々に長くなる。また、矢印Ａ方向とは逆方向に吸気側カムシャフト２２が移動すると、吸気カム２７による吸気バルブ２０のバルブリフト量が徐々に小さくなるとともに、吸気バルブ２０の開弁時間が徐々に短くなる。したがって、吸気側カムシャフト２２をその軸方向へ移動させることにより、吸気バルブ２０の開弁時間およびバルブリフト量の調整を行うことができる。
【００３４】
なお、本実施形態にかかるバルブリフト量可変機構は、上記リフト量可変アクチュエータ２２ａ及び、第１のオイルコントロールバルブ（ＯＣＶ）３６を備えて構成される。
【００３５】
次に、吸気側カムシャフト２２をその軸方向へ移動させるためのリフト量可変アクチュエータ２２ａ、および、そのリフト量可変アクチュエータ２２ａを油圧により駆動するための給油構造について図３に基づき説明する。
【００３６】
図３に示すように、リフト量可変アクチュエータ２２ａは、筒状をなすシリンダチューブ３１と、シリンダチューブ３１内に設けられたピストン３２と、シリンダチューブ３１の両端開口部を塞ぐように設けられた一対のエンドカバー３３とから構成されている。このシリンダチューブ３１はシリンダヘッド１４に固定されている。
【００３７】
ピストン３２には一方のエンドカバー３３を貫通した補助シャフト３３ａを介して吸気側カムシャフト２２が連結されている。なお補助シャフト３３ａと吸気側カムシャフト２２との間は転がり軸受３３ｂが介在し、リフト量可変アクチュエータ２２ａは、回転する吸気側カムシャフト２２を補助シャフト３３ａと転がり軸受３３ｂとを介して回転軸方向に円滑に駆動できるようにしている。
【００３８】
シリンダチューブ３１内は、ピストン３２により第１圧力室３１ａおよび第２圧力室３１ｂに区画されている。 第１圧力室３１ａには、一方のエンドカバー３３に形成された第１給排通路３４が接続され、第２圧力室３１ｂには、他方のエンドカバー３３に形成された第２給排通路３５が接続されている。
【００３９】
そして、第１給排通路３４または第２給排通路３５を介して、第１圧力室３１ａと第２圧力室３１ｂとに対し選択的に作動油を供給すると、ピストン３２は吸気側カムシャフト２２の軸方向へ移動する。このピストン３２の移動に伴い、吸気側カムシャフト２２もその軸方向へ移動する。
【００４０】
第１給排通路３４および第２給排通路３５は、第１オイルコントロールバルブ３６に接続されている。この第１オイルコントロールバルブ３６には供給通路３７および排出通路３８が接続されている。そして、供給通路３７はクランクシャフト１５の回転に伴って駆動されるオイルポンプＰを介して前記オイルパン１３ａに接続されており、排出通路３８はオイルパン１３ａに直接接続されている。
【００４１】
第１オイルコントロールバルブ３６はケーシング３９を備え、ケーシング３９には、第１給排ポート４０、第２給排ポート４１、第１排出ポート４２、第２排出ポート４３、および供給ポート４４が設けられている。これら第１給排ポート４０には第２給排通路３５が接続され、第２給排ポート４１には第１給排通路３４が接続されている。更に、供給ポート４４には上記供給通路３７が接続され、第１排出ポート４２および第２排出ポート４３には上記排出通路３８が接続されている。また、ケーシング３９内には、４つの弁部４５を有してコイルスプリング４６および電磁ソレノイド４７によりそれぞれ逆の方向に付勢されるスプール４８が設けられている。
【００４２】
そして、電磁ソレノイド４７の消磁状態においては、スプール４８がコイルスプリング４６の弾性力によりケーシング３９の一端側（図３における右側）に配置されて、第１給排ポート４０と第１排出ポート４２とが連通し、第２給排ポート４１と供給ポート４４とが連通する。この状態では、オイルパン１３ａ内の作動油が供給通路３７、第１オイルコントロールバルブ３６および第１給排通路３４を介して、第１圧力室３１ａへ供給される。また、第２圧力室３１ｂ内にあった作動油が第２給排通路３５、第１オイルコントロールバルブ３６および排出通路３８を介してオイルパン１３ａ内へ戻される。その結果、ピストン３２および吸気側カムシャフト２２が矢印Ａと逆方向へ移動する。
【００４３】
一方、電磁ソレノイド４７が励磁されたときには、スプール４８がコイルスプリング４６の弾性力に抗してケーシング３９の他端側（図３において左側）に配置されて、第２給排ポート４１が第２排出ポート４３と連通し、第１給排ポート４０が供給ポート４４と連通する。この状態では、オイルパン１３ａ内の作動油が供給通路３７、第１オイルコントロールバルブ３６および第２給排通路３５を介して第２圧力室３１ｂへ供給される。また、第１圧力室３１ａ内にあった作動油が第１給排通路３４、第１オイルコントロールバルブ３６および排出通路３８を介してオイルパン１３ａ内に戻される。その結果、ピストン３２および吸気側カムシャフト２２が矢印Ａ方向へ移動する。
【００４４】
更に、電磁ソレノイド４７への給電を制御し、スプール４８をケーシング３９の中間に位置させると、第１給排ポート４０および第２給排ポート４１が閉塞され、それら給排ポート４０，４１を通じての作動油の移動が禁止される。この状態では、第１圧力室３１ａおよび第２圧力室３１ｂに対して作動油の給排が行われず、第１圧力室３１ａおよび第２圧力室３１ｂ内に作動油が充填保持されて、ピストン３２および吸気側カムシャフト２２が固定される。
【００４５】
次に、吸気バルブ２０の開閉タイミングを調整するための上記バルブタイミング可変アクチュエータ２４について図４に基づき詳しく説明する。
図４に示すように、バルブタイミング可変アクチュエータ２４はタイミングプーリ２４ａを備える。このタイミングプーリ２４ａは吸気側カムシャフト２２が貫通する筒部５１と、筒部５１の外周面から突出する円板部５２と、円板部５２の外周面に設けられた複数の外歯５３とを備えている。上記タイミングプーリ２４ａの筒部５１は、シリンダヘッド１４の軸受部１４ａに回転可能に支持されている。そして、吸気側カムシャフト２２は、その軸方向へ摺動して移動できるように筒部５１を貫通している。
【００４６】
また、吸気側カムシャフト２２の先端部を覆うように設けられたインナギヤ５４が、ボルト５５により固定されている。このインナギヤ５４は図５に示すごとく、斜歯の大径ギヤ部５４ａと、同じく斜歯の小径ギヤ部５４ｂとが２段に形成された構成をなしている。
【００４７】
更に、インナギヤ５４の小径ギヤ部５４ｂには、斜歯の外歯５６ａと同じく斜歯の内歯５６ｂとを備えたサブギヤ５６が、その内歯５６ｂにて、図４に示すごとく噛み合わされている。この噛み合せの際には、インナギヤ５４とサブギヤ５６との間にリング状のスプリングワッシャ５７が配置され、サブギヤ５６をインナギヤ５４から離すように軸方向に付勢している。なお、インナギヤ５４とサブギヤ５６との外径は同一であり、それぞれその斜歯の斜度は、以下に説明するベーンロータ６１の対応する箇所に設けられたヘリカルスプライン６１ｂに結合可能な斜度となっている。
【００４８】
タイミングプーリ２４ａの円板部５２には、複数のボルト５８（ここでは４本のボルト）により、ハウジング５９と、ハウジング５９の内部の内、後述する第１圧力室７０および第２圧力室７１とを密閉するカバー６０とが取り付けられている。なお、カバー６０の中心には、後述する円筒状空間６１ｃを開放して吸気側カムシャフト２２の軸方向への摺動を円滑に行うための穴部６０ａが設けられている。
【００４９】
図６に、上記ボルト５８、カバー６０およびボルト５５を取り外してハウジング５９の内部を図４において左から見た状態を示す。なお、図４のバルブタイミング可変アクチュエータ２４は、図６におけるＢ−Ｂ線での断面状態を示している。
【００５０】
同図６に示されるように、ハウジング５９は、内周面５９ａから中心方向に向かって突出する複数の壁部６２，６３，６４，６５（ここでは４つ）を備えている。そして、その壁部６２，６３，６４，６５の先端面に対して、外周面６１ａにて接する円盤状のベーンロータ６１が回動可能に配置されている。
【００５１】
円盤状のベーンロータ６１の中心部には円筒状空間６１ｃ（図４）が形成されており、特に本実施形態にあって、その内周面全体には、吸気側カムシャフト２２の軸方向に対して所定の捩れ角を持つヘリカルスプライン６１ｂが形成されている。斜歯からなる前述したインナギヤ５４の大径ギヤ部５４ａとサブギヤ５６の外歯５６ａとは共にこのヘリカルスプライン６１ｂに噛み合わされている。このヘリカルスプライン６１ｂの捩れ角については、後にその角度設定態様並びに作用についての詳細な説明を行う。
【００５２】
一方、これも斜歯からなる前述したサブギヤ５６の内歯５６ｂとインナギヤ５４の小径ギヤ部５４ｂとの噛み合わせと、スプリングワッシャ５７との作用によれば、インナギヤ５４の大径ギヤ部５４ａとサブギヤ５６の外歯５６ａとは相対的に逆方向に回動する付勢力を生じるようになる。このため、ヘリカルスプライン６１ｂとギヤ５４，５６との間のバックラッシュが吸収され、ベーンロータ６１に対してインナギヤ５４を高精度に配置することができると共に、その打音も抑制されるようになる。
【００５３】
また、円盤状のベーンロータ６１は、その外周面６１ａに、壁部６２，６３，６４，６５の間の空間に突出して、先端をハウジング５９の内周面５９ａに接しているベーン６６，６７，６８，６９を備えている。これらのベーン６６，６７，６８，６９が壁部６２，６３，６４，６５間の空間を区画することにより、第１圧力室７０と第２圧力室７１とを形成している。
【００５４】
上述した構成のバルブタイミング可変アクチュエータ２４において、エンジンの駆動によりクランクシャフト１５が回転し、その回転がタイミングベルト２６を介してタイミングプーリ２４ａに伝達されると、タイミングプーリ２４ａおよび吸気側カムシャフト２２が、調整されている回転位相差状態で一体に回転する。この吸気側カムシャフト２２の回転に伴なって吸気バルブ２０（図１）が開閉駆動されることは、前述したとおりである。
【００５５】
そして、エンジン１１の駆動時に、第１圧力室７０および第２圧力室７１に対する油圧制御により、ハウジング５９に対してベーンロータ６１を回転方向に相対的に回動させると、すなわち吸気側カムシャフト２２をクランクシャフト１５に対し進角する側に回転位相差の調整制御を行うと、吸気バルブ２０の開閉タイミングは早くなる。
【００５６】
また、逆に、ハウジング５９に対してベーンロータ６１を回転方向とは逆方向に相対的に回動させると、すなわち吸気側カムシャフト２２をクランクシャフト１５に対し遅角する側に回転位相差の調整制御を行うと、吸気バルブ２０の開閉タイミングは遅くなる。
【００５７】
なお、吸気バルブ２０は、通常、エンジン１１の低回転時に開閉タイミングが遅らされ、エンジン１１の高回転時には開閉タイミングが早められる。これはエンジン１１の低回転時にはエンジン回転の安定を図るとともに、エンジン１１の高回転時には燃焼室１７への混合ガスの吸入効率を向上させるためである。
【００５８】
次に、バルブタイミング可変アクチュエータ２４にあって、吸気バルブ２０の開閉タイミングを調整するための、ハウジング５９とベーンロータ６１間の回転位相差を油圧制御する構造について説明する。
【００５９】
図６に示されるように、ハウジング５９の内部に突出する各壁部６２〜６５の第１圧力室７０側には、それぞれ進角用油路開口部８０が開口し、各壁部６２〜６５の第２圧力室７１側には、それぞれ遅角用油路開口部８１が開口している。また、進角用油路開口部８０に接する各壁部６２〜６５の内で円板部５２（図４）側には、ベーン６６〜６９が進角用油路開口部８０を塞いでいても、ベーンロータ６１が進角方向に回動する油圧を与えることができるように、凹部６２ａ〜６５ａが設けられている。同様に、遅角用油路開口部８１に接する各壁部６２〜６５の内で円板部５２（図４）側には、ベーン６６〜６９が遅角用油路開口部８１を塞いでいても、ベーンロータ６１が遅角方向に回動する油圧を与えることができるように、凹部６２ｂ〜６５ｂが設けられている。
【００６０】
一方、図４に示されるように、各進角用油路開口部８０は、円板部５２内の進角制御油路８４、筒部５１内の進角制御油路８６，８８により、筒部５１の一方の外周溝５１ａに接続されている。また、各遅角用油路開口部８１は、円板部５２内の遅角制御油路８５、筒部５１内の遅角制御油路８７，８９により、筒部５１の他方の外周溝５１ｂに接続されている。
【００６１】
また、筒部５１内の遅角制御油路８７から分岐した潤滑油路９０は筒部５１の内周面５１ｃに設けられた幅広の内周溝９１に接続している。このことにより、遅角制御油路８７内を流れる作動油を、筒部５１の内周面５１ｃと吸気側カムシャフト２２の端部外周面２２ｂに潤滑油として導く。
【００６２】
筒部５１の一方の外周溝５１ａは、シリンダヘッド１４内の進角制御油路９２を介して第２オイルコントロールバルブ９４に接続され、筒部５１の他方の外周溝５１ｂはシリンダヘッド１４内の遅角制御油路９３を介して第２オイルコントロールバルブ９４に接続されている。
【００６３】
第２オイルコントロールバルブ９４には、供給通路９５および排出通路９６が接続されている。そして、供給通路９５は第１オイルコントロールバルブ３６にて用いたと同一のオイルポンプＰを介してオイルパン１３ａに接続しており、排出通路９６はオイルパン１３ａに直接接続している。したがって、オイルポンプＰは、オイルパン１３ａから二つの供給通路３７，９５へ作動油を送り出すようになっている。
【００６４】
第２オイルコントロールバルブ９４は第１オイルコントロールバルブ３６と同様に構成され、ケーシング１０２、第１給排ポート１０４、第２給排ポート１０６、弁部１０７、第１排出ポート１０８、第２排出ポート１１０、供給ポート１１２、コイルスプリング１１４、電磁ソレノイド１１６、およびスプール１１８を備えている。そして、第１給排ポート１０４にはシリンダヘッド１４内の遅角制御油路９３が接続され、第２給排ポート１０６にはシリンダヘッド１４内の進角制御油路９２が接続されている。また、供給ポート１１２には供給通路９５が接続され、第１排出ポート１０８および第２排出ポート１１０には排出通路９６が接続されている。
【００６５】
したがって、電磁ソレノイド１１６の消磁状態においては、スプール１１８がコイルスプリング１１４の弾性力によりケーシング１０２の一端側（図４において右側）に配置されて、第１給排ポート１０４と第１排出ポート１０８とが連通し、第２給排ポート１０６が供給ポート１１２と連通する。この状態では、オイルパン１３ａ内の作動油が、供給通路９５、第２オイルコントロールバルブ９４、進角制御油路９２、外周溝５１ａ、進角制御油路８８、進角制御油路８６、進角制御油路８４、進角用油路開口部８０、および凹部６２ａ，６３ａ，６４ａ，６５ａを介して、バルブタイミング可変アクチュエータ２４の第１圧力室７０へ供給される。また、バルブタイミング可変アクチュエータ２４の第２圧力室７１内にあった作動油は、凹部６２ｂ，６３ｂ，６４ｂ，６５ｂ、遅角用油路開口部８１、遅角制御油路８５、遅角制御油路８７、遅角制御油路８９、外周溝５１ｂ、遅角制御油路９３、第２オイルコントロールバルブ９４、および排出通路９６を介してオイルパン１３ａ内へ戻される。その結果、ベーンロータ６１がハウジング５９に対して進角方向へ相対回動し、前述したように吸気バルブ２０の開閉タイミングが早められる。
【００６６】
一方、電磁ソレノイド１１６が励磁されたときには、スプール１１８がコイルスプリング１１４の弾性力に抗してケーシング１０２の他端側（図４において左側）に配置されて、第２給排ポート１０６が第２排出ポート１１０と連通し、第１給排ポート１０４が供給ポート１１２と連通する。この状態では、オイルパン１３ａ内の作動油が、供給通路９５、第２オイルコントロールバルブ９４、遅角制御油路９３、外周溝５１ｂ、遅角制御油路８９、遅角制御油路８７、遅角制御油路８５、遅角用油路開口部８１、および凹部６２ｂ，６３ｂ，６４ｂ，６５ｂを介してバルブタイミング可変アクチュエータ２４の第２圧力室７１へ供給される。また、バルブタイミング可変アクチュエータ２４の第１圧力室７０内にあった作動油は、凹部６２ａ，６３ａ，６４ａ，６５ａ、進角用油路開口部８０、進角制御油路８４、進角制御油路８６、進角制御油路８８、外周溝５１ａ、進角制御油路９２、第２オイルコントロールバルブ９４、および排出通路９６を介してオイルパン１３ａ内へ戻される。その結果、ベーンロータ６１がハウジング５９に対して遅角方向へ相対回動し、前述したように吸気バルブ２０の開閉タイミングが遅くされる。
【００６７】
更に、電磁ソレノイド１１６への給電を制御し、スプール１１８をケーシング１０２の中間に位置させると、第１給排ポート１０４および第２給排ポート１０６が閉塞され、それら給排ポート１０４，１０６を通じての作動油の移動が禁止される。この状態では、バルブタイミング可変アクチュエータ２４の第１圧力室７０あるいは第２圧力室７１に対して作動油の給排が行われず、第１圧力室７０および第２圧力室７１内には作動油が充填保持されて、ベーンロータ６１はハウジング５９に対する相対回動は停止する。その結果、吸気バルブ２０の開閉タイミングは、ベーンロータ６１が固定されたときの状態に保持される。
【００６８】
なお、本実施形態のバルブタイミング可変機構は、バルブタイミング可変アクチュエータ２４や、第２のオイルコントロールバルブ（ＯＣＶ）９４を備えて構成される。
【００６９】
上述したリフト量可変機構及びバルブタイミング可変機構にあっては、それぞれＯＣＶ３６及びＯＣＶ９４が電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）１３０を通じて駆動制御され、その制御により吸気バルブ２０の開閉特性が変更される。このＥＣＵ１３０は図１に示されるように、ＣＰＵ１３２、ＲＯＭ１３３、ＲＡＭ１３４およびバックアップＲＡＭ１３５等を備える論理演算回路として構成されている。
【００７０】
ここで、ＲＯＭ１３３は各種制御プログラムや、その各種制御プログラムを実行する際に参照されるテーブルやマップ等が記憶されるメモリである。ＣＰＵ１３２はＲＯＭ１３３に記憶された各種制御プログラムに基づいて制御に必要な演算処理を実行する。また、ＲＡＭ１３４はＣＰＵ１３２での演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭ１３５はエンジン１１の停止時に保存すべきデータを記憶する不揮発性のメモリである。そして、ＣＰＵ１３２、ＲＯＭ１３３、ＲＡＭ１３４およびバックアップＲＡＭ１３５は、バス１３６を介して互いに接続されるとともに、外部入力回路１３７および外部出力回路１３８と接続されている。
【００７１】
外部入力回路１３７には、水温センサ１２７、図示しない吸気圧センサ及びスロットルセンサ等、エンジン１１の運転状態を検出するための各種センサと、クランク角センサ１２３およびカム角センサ１２６が接続されている。また、外部出力回路１３８には、ＯＣＶ３６およびＯＣＶ９４が接続されている。
【００７２】
本実施形態では、こうした構成のＥＣＵ１３０を通じて、吸気バルブ２０のバルブ特性制御が行われるが、特に、前述したヘリカルスプライン６１ｂの捩れ角の設定により、図２に例示した３次元カムを用いる場合であっても、吸気側カムシャフト２２を軸方向に変位させたときに、吸気バルブ２０の開弁時期は一定で、閉弁時期のみが変化するようにしている。
【００７３】
これにより、リフト量可変アクチュエータとバルブタイミング可変アクチュエータ２４とを組み合わせてよりきめ細かなバルブ特性制御を行おうとした際、生ずる次の問題を回避するようにしている。すなわち、バルブタイミングを正確に決定するためには、同バルブタイミング可変アクチュエータ２４を制御するだけでは不十分で、リフト特性を決める上記リフト量可変アクチュエータ２２ａの作動状況をも考慮する必要が生じ、それらアクチュエータによる制御量の適合が煩雑となるという問題である。
【００７４】
そこで、本実施形態においては、上述したヘリカルスプライン６１ｂを用い、その捩れ角を上述したバルブリフト量が最大のときの吸気弁の開弁時期とバルブリフト量が最小のときの吸気弁の開弁時期とのクランク角度差に設置することによって、上記問題を回避するようにしている。
【００７５】
これにより、吸気バルブ２０のバルブ特性制御において、同吸気バルブ２０の開弁時期制御に関してはバルブタイミング可変機構を、また同吸気バルブ２０のバルブリフト量に関してはバルブリフト量可変機構を、それぞれ独立に制御することで、それらバルブ特性を所望の値に制御することができる。
【００７６】
ところで、上記ＥＣＵ１３０によるバルブリフト量可変機構及びバルブタイミング可変機構の制御にかかるバルブ特性は、上述したカム角センサ１２６及びクランク角センサ１２３の検出結果に基づいて算出される。
【００７７】
すなわち図１に示すように、カムシャフト２２に対し、その軸線方向へ直線状に延びる基準用被検出部１２６ａと同軸線方向に螺旋状に延びる移動量用被検出部１２６ｂとの２種の被検出部をそれぞれ設けるとともに、その近傍に設けられるカム角センサ１２６によって、同カムシャフト２２の回転に伴う上記各被検出部の通過に対応したパルスを発生させることで、可変制御されるバルブリフト量を監視するようにしている。この場合、カムシャフト２２がその軸線方向に移動することにより、上記基準用被検出部１２６ａの通過に対してカム角センサ１２６から発生されるパルスに対する上記移動量用被検出部１２６ｂの通過に対応して同カム角センサ１２６から発生されるパルスの発生タイミングが変化する。そこで、この発生タイミングの変化を監視することで、カムシャフト２２の軸線方向への変位位置、すなわちバルブリフト量を正確に検出することができるようになる。
【００７８】
一方、このカム角センサ１２６による基準用被検出部１２６ａの検出結果とクランク角センサ１２３の検出結果とに基づいて、クランクシャフト１５とカムシャフト２２との相対的な回転位相差を算出することで、可変制御されるバルブタイミングを監視するようにしている。
【００７９】
したがって、上記態様にてバルブリフト量可変機構及びバルブタイミング可変機構の制御値を、それぞれ検出リフト量及び検出バルブタイミング値として検出することができるようになる。
【００８０】
次に、本実施形態のバルブ特性制御装置の異常診断方法について説明する。はじめにバルブリフト量可変機構の異常診断方法を説明する。
ここでは基本的に、次の態様にて、同リフト量可変機構の異常診断を行う。
（Ａ）目標リフト量と検出リフト量との偏差が所定値より大きく、且つ検出リフト量の変化量が所定値より小さい場合に異常と診断する。
（Ｂ）保持を指令する状態が所定期間継続されているにもかかわらず、検出リフト量の変化量が所定値より大きいとき異常と診断する。
（Ｃ）目標リフト量と検出リフト量との偏差が所定値より大きく、且つリフト量の保持を指令する状態にあり、しかも同保持制御系に異常がないとき異常と診断する。
【００８１】
ここで、上記（Ａ）の異常診断は、検出リフト量と目標リフト量との間に大きな差異があるにもかかわらず、検出リフト量の変化量が所定値より小さい、すなわち目標リフト量の到達過程にはない場合に異常がある旨（作動異常）診断するものである。
【００８２】
また、上記（Ｂ）の異常診断は、保持指令が所定期間継続し、本来なら検出リフト量が保持状態にあると考えられるときに、検出リフト量の変化量が所定値より大きいときに、保持制御にかかる異常（保持制御異常）がある旨診断するものである。
【００８３】
また、上記（Ｃ）の異常診断は、保持制御系に異常がないにもかかわらず、保持指令が出されている状態において、目標リフト量と検出リフト量とに大きな偏差があるときに異常（作動異常）がある旨診断するものである。
【００８４】
次に、これら（Ａ）〜（Ｃ）の異常診断を対象とした本実施形態にかかるバルブリフト量可変機構の具体的な異常診断手順について図７及び図８に基づいて説明する。図７及び図８は、バルブリフト量可変機構の異常にかかる診断手順を示すフローチャートである。
【００８５】
このルーチンは、図７のステップ１００に示す診断条件の成立を条件として起動されるルーチンである。（実際には適宜のフラグ処理や計数処理等のもとに、例えば所定時間毎に割り込み起動される。）本実施形態においては、この診断条件として、エンジン回転数ＮＥと水温センサ１２７の検出結果（エンジン水温ＴＨＷ℃）に対する下記の診断条件（ｃ１）、（ｃ２）が成立しているか否かを判断する。
【００８６】
（ｃ１）５００ｒｐｍ＜ＮＥ  ＜４０００ｒｐｍ
（ｃ２）      ８０℃＜ＴＨＷ＜１１０℃
この条件（ｃ１）は、エンジン１１の回転数が低すぎるとき、又は高すぎるときにリフト量の検出精度が低下するために設けられたものである。また、条件（ｃ２）は、リフト量可変アクチュエータ２２ａに供給される作動油の低温下、又は高温下においては、同アクチュエータ２２ａの作動が不安定となる場合が存在することに鑑み、設けられたものである。これら条件（ｃ１）及び（ｃ２）の少なくとも一方を満たしていない場合には、それら条件が満たされるまで待機する。
【００８７】
一方、ステップ１００において、上記条件（ｃ１）及び（ｃ２）を共に満たしていると判断されると、ステップ１１０に移行する。このステップ１１０においては、バルブリフト量可変機構に保持制御の指令が出されているか否かが判断される。そして、保持指令が出されていると判断されると、ステップ１２０に移行する。
【００８８】
ステップ１２０においては、検出リフト量の変化量が所定値ａより大きいか否かが判断される。そして、この検出リフト量の変化量が所定値ａよりも大きい場合には、ステップ１３０に移行し、保持制御にかかる異常がある旨（保持制御異常）判定がなされた後、このルーチンを終了する。この一連のステップ１１０、１２０、１３０の処理は、先の診断（Ｂ）に相当する。
【００８９】
一方、ステップ１２０において、上記検出リフト量の変化量が所定値ａ以下である場合には、保持制御状態に異常が無いと判断し、ステップ１４０に移行する。ステップ１４０においては、目標リフト量と検出リフト量との偏差が所定値ｂより大きいか否かが判断される。そして、ステップ１４０において、上記偏差が所定値ｂ以下であるときは、上記ステップ１００の処理、すなわち診断条件の成立判断処理に戻る。
【００９０】
また、ステップ１４０において、上記偏差が所定値ｂよりも大きい場合には、ステップ１８０へ移行し、バルブリフト量可変機構の作動異常と判定される。この一連のステップ１１０、１２０、１４０、１８０の処理は、先の診断（Ｃ）に相当する。
【００９１】
他方、上記ステップ１１０において、バルブリフト量可変機構が保持制御状態にない旨判断されると、ステップ１５０に移行する。ステップ１５０においては、目標リフト量と検出リフト量との偏差が所定値ｂより大きいか否かが判断される。そして、ステップ１５０において、上記偏差が所定値ｂ以下であるときはステップ１００の処理、すなわち診断条件の成立判断処理に戻る。
【００９２】
また、ステップ１５０において、上記偏差が所定値ｂよりも大きい場合には、ステップ１６０に移行する。ステップ１６０では、検出リフト量の変化量が所定値ｃよりも小さいか否かが判断される。このステップに１６０おいて、検出リフト量の変化量が所定値ｃ以上であると判断された場合にも、ステップ１００の診断条件の成立判断処理に戻る。
【００９３】
一方、ステップ１６０において、検出リフト量の変化量が所定値ｃよりも小さいと判断されると、ステップ１７０へ移行し、検出リフト量の変化量が所定値ｃよりも小さい状態が所定期間にわたって継続したか否かが判断される。そして、同ステップ１７０において、上記状態が所定期間にわたって継続していないと判断されると、この場合もステップ１００の処理、すなわち診断条件の成立判断処理に戻る。一方、ステップ１７０において、上記状態が所定期間にわたって継続したと判断されると、ステップ１８０においてバルブリフト量可変機構の作動異常と判断される。上記一連のステップ１５０〜ステップ１８０の処理は、先の診断（Ａ）に相当する。
【００９４】
また、本実施形態では、上記ステップ１８０において、バルブリフト量可変機構の作動異常と判断されると、図８に示すステップ１９０において、異物除去処理が未だ実行されていないことが判断されることを条件に、ステップ２００において正常復帰のための異物除去処理が行われる。
【００９５】
この異物除去処理としては、例えば
・ＯＣＶ３６に対し全開指令を与える。
・ＯＣＶ３６に対し長い繰り返し周期にてその開閉指令を与える。
・ＯＣＶ３６に対し短い繰り返し周期にてその開閉指令を与えることによりスプール４８を振動させる。
等々がある。
【００９６】
上記異常がＯＣＶ３６の、例えば供給ポート４４と弁部４５との間に小さな金属くず等がかみ込むことに起因したものである場合には、これらの異物除去処理を通じて同ＯＣＶ３６を強制的に作動させることで、その異物が取り除かれ、正常復帰されることがある。
【００９７】
そして、ステップ２００において一旦上記異物解除のための処理が実行された後も異常が継続され、その旨がステップ１９０において判断されると、ステップ２１０に移行する。
【００９８】
ステップ２１０においては、フェールセーフ処理として、ＯＣＶ３６のそのときの状態を保持してバルブリフト量可変機構を固定制御するか、同バルブリフト量可変機構を最低リフト量側に固定した状態で、更に以下のフェールセーフ処理を適宜実行する。
（イ）エンジン１１に供給される燃料を増量する。
（ロ）アイドル回転速度制御、空燃比フィードバック制御にかかる学習を禁止する。
（ハ）燃料カット運転領域を拡大する。
（ニ）燃料カットの復帰回転数を上方シフトする。
【００９９】
ここで、上記（イ）のエンジン１１に供給される燃料の増量は、例えば、アイドル時においては、バルブリフト量が大きいままで固定制御されると、バルブオーバーラップが過度に大きなものとなり、圧縮比の低下からエンジンストールの原因となるといった問題を、アイドル回転数を向上させて回避するものである。
【０１００】
また、上記（ロ）のアイドル回転速度制御、空燃比フィードバック制御にかかる学習の禁止は、バルブリフト量可変機構の異常時における学習値に基づいたアイドル回転数制御や空燃比フィードバック制御がなされることに起因する、正常復帰後のエンジン１１の運転状態に不調をきたすおそれを回避するためのものである。
【０１０１】
また、上記（ハ）の燃料カット運転領域の拡大は、例えば軽負荷運転時等、目標リフト量があまり大きな値とならないときに、フェールセーフによって実際のリフト量が過度に大きな値で固定制御されることに起因して、排気の吸気系への逆流が生じ、失火やこの失火発生に伴う触媒の損傷や未燃焼ガスの排出による触媒の加熱等を招くおそれを回避するためのものである。
【０１０２】
また、上記（ニ）の燃料カットの復帰回転数の上方シフトは、バルブリフト量可変機構に異常があるために、過度のバルブオーバーラップが生じ、エンジンの燃焼状態が不安定であるときに、燃料カットが行われると、エンジン回転数が落ち込み、エンジンストールを生じるというおそれを回避するためのものである。
【０１０３】
バルブリフト量可変機構の異常診断に際しては、その後処理も含めて、こうした一連の処理が実行される。なお、上記（イ）〜（ニ）のフェールセーフ処理は、状況に応じてその複数を同時に実行するようにしてもよい。
【０１０４】
一方、バルブタイミング可変機構の異常診断は、例えば、特開平８−２３２６１７号公報に記載されているように、目標バルブタイミング値と検出バルブタイミング値との偏差が第１の所定値以上であり、且つ検出バルブタイミング値の変化量が第２の所定値以下のとき異常であるといったような判断に基づいてその異常診断が実行される。
【０１０５】
ところで、バルブリフト量可変機構については、図７及び図８に示した一連の処理、またバルブタイミング可変機構については上記態様での処理を行うことによって、それぞれそれら機構の異常を診断することはできる。ただし、本実施形態においてはこれらバルブリフト量可変機構とバルブタイミング可変機構とを併用する構成としているために、特にそれら機構が同時に作動されるような場合には、診断精度の低下を招くおそれがある。
【０１０６】
そこで、本実施形態においては更に、バルブリフト量可変機構又はバルブタイミング可変機構に異常があると診断された場合には、かかる異常診断時において異常診断対象外の機構に作動指令が出されていたか否かを判断し、該作動指令が出されていた場合には、一旦バルブリフト量可変機構を最低リフト位置に強制作動する。そしてその条件下で再度、異常の有無を判断することによって、バルブリフト量可変機構とバルブタイミング可変機構とのどちらに異常があるかを正確に識別することができるようにしている。
【０１０７】
図９及び図１０は、こうした識別を実行するためのルーチンを示すフローチャートであり、次に、同図９及び図１０に基づいて、上記バルブリフト量可変機構とバルブタイミング可変機構とのどちらに異常があるかを特定する処理手順について説明する。
【０１０８】
この処理では、まず図９に示すステップ３００において、上記診断条件（ｃ１）、（ｃ２）が成立しているか否かが判断される。そして、この条件が満たされるとステップ３１０に移行する。ステップ３１０では、バルブリフト量可変機構の異常診断又はバルブタイミング可変機構の異常診断において何らかのバルブ特性異常がある旨診断され、且つその診断中に異常診断の対象外であった機構側に対して作動指令が出されていたか否かが判断される。
【０１０９】
これらステップ３００及びステップ３１０において、共にその条件が満たされていると判断されると、ステップ３２０に移行する。ステップ３２０では、バルブリフト量可変機構が最低リフト量に強制作動される。続くステップ３３０においては、その作動が可能であったか否か、すなわち上記強制作動が正常実行されたか否かが判断される。そして、強制作動指令がでているにもかかわらず、バルブリフト量可変機構が最低リフト量に固定制御されない場合（作動不能であった場合）には、ステップ３９０に移行し、バルブリフト量可変機構の異常と判定される。
【０１１０】
一方、ステップ３３０において、バルブリフト量可変機構が強制的に最低リフト量に制御されたことが確認されると、ステップ３４０において再度、上記バルブ特性の異常の有無が判断される。
【０１１１】
そして、同ステップ３４０においてバルブ特性に異常があると判断されると、ステップ３５０に移行し、バルブタイミング可変機構の異常がある旨判定され、図１０のステップ３６０に移行する。
【０１１２】
ステップ３６０では、ＯＣＶ９４に対して、例えば上記例示した態様での異物除去処理を実行し、ステップ３７０へ移行する。ステップ３７０では、この異物除去処理の実行によって異常が解消された場合、正常復帰したものと判断され、このルーチンを終了する。
【０１１３】
一方、同ステップ３７０において、上記異物除去処理の実行後もなお異常が残っていると判断されると、ステップ３８０において、ＯＣＶ９４を保持、あるいはバルブタイミングを最遅角に固定した上で、先の（イ）〜（ニ）に例示したフェールセーフ処理を適宜実行してこのルーチンを終了する。
【０１１４】
また、先のステップ３４０（図９）において、バルブ特性に異常がないと判断されると、ステップ３９０に移行し、バルブリフト量可変機構側に異常ありと判定する。
【０１１５】
ステップ３９０において、こうしてバルブリフト量可変機構側に異常ありと判定される場合には、図１０に示すステップ４００に移行し、ＯＣＶ３６に対して、上記例示した態様での異物除去処理が実行される。
【０１１６】
その後、ステップ４１０において、上記ステップ３７０と同様の確認が行われ、この異物除去処理の実行後もなお異常が残っている旨判断される場合には、ステップ４２０において、ＯＣＶ３６を保持、あるいはバルブリフト量を最低リフト量側に固定した上で、先の（イ）〜（ニ）に例示したフェールセーフ処理を適宜実行してこのルーチンを終了する。
【０１１７】
以上説明した態様、手順をもって異常診断、並びにその後処理が行われる本実施形態によれば、以下のような効果が得られるようになる。
（１）バルブリフト量可変機構の制御にかかる目標リフト量と検出リフト量との偏差のみならず、検出リフト量の変化量をも併せ参照してバルブリフト量可変機構にかかる異常の有無を診断することで、作動制御にかかる異常診断を正確に行うことができる。
【０１１８】
（２）バルブリフト量可変機構に所定期間にわたって保持指令が出されているときに、検出リフト量の変化量が所定値ａより大きいときに異常と判定することで、保持制御にかかる異常の有無を正確に診断することができる。
【０１１９】
（３）バルブリフト量可変機構に保持指令が出され、且つ保持制御に異常がない旨判断されたときに、目標リフト量と検出リフト量との偏差が所定値ｂより大きい場合に異常がある旨診断するようにすることで、作動制御にかかる異常診断を正確に行うことができる。
【０１２０】
（４）吸気バルブ２０を最低リフト量に強制的に制御した後、バルブタイミング可変機構の異常診断を行うことで、バルブリフト量可変機構及びバルブタイミング可変機構の一方にかかる異常が、いずれの機構に起因するものかを正確に特定することができる。
【０１２１】
（５）バルブリフト量可変機構及びバルブタイミング可変機構の一方にかかる異常がある旨診断されると、異常ありと診断された機構に対し、異物除去のための処理を行うことで、同機構に正常復帰の可能性のある場合には、正常状態に回復させることができる。
【０１２２】
（６）バルブリフト量可変機構及びバルブタイミング可変機構の一方に異常がある旨診断されると、バルブリフト量可変機構については最低リフト量側に、またバルブタイミング可変機構については最遅角側にそれぞれ固定制御するなどすることで、異常時においても、エンジン１１を安全に運転することができる。
【０１２３】
（７）バルブリフト量可変機構及びバルブタイミング可変機構の一方にかかる異常がある旨診断されると、異常ありと診断された機構に対し、上記（イ）〜（ハ）の態様でのフェールセーフ処理を適宜行うことで、異常時において、エンジン１１の退避運転を実現することができる。
【０１２４】
なお、上記実施形態は以下のように変更して実施してもよい。
・上記実施形態において用いた異常診断実行条件（ｃ１）、（ｃ２）については、必ずしもこれに限られず適宜変更してもよい。また、作動油の温度による診断禁止の代わりに、油温が低く作動速度が低下すると考えられる時期には、上記検出リフト量の変化量に対する条件を変更するなどしてもよい。
【０１２５】
・更に、作動油の油圧を検出し、この油圧が所定値以下のとき異常がある旨の判定を禁止してもよい。また、作動油圧によって判定条件を変更するようにしてもよい。
【０１２６】
・上記実施形態においては、バルブリフト量可変機構の作動異常と判定されると、異物除去処理の後、それでも正常復帰されない場合には適宜のフェールセーフ処理を行うこととしたが、これを行わず、あるいはこれと並行して検出リフト量の変化量をモニタし続け、同変化量が所定値よりも大きくなったときに正常復帰したと判断するなどしてもよい。
【０１２７】
・また、図７のステップ１３０にかかる保持制御異常の判定がなされ、且つその診断期間にバルブタイミング可変機構に対して作動指令が出されていた場合には、特に、同バルブタイミング可変機構を固定制御した後、再度バルブリフト量可変機構の異常診断を行うようにしてもよい。
【０１２８】
・更に、上記実施形態においては、リフト量可変機構あるいはバルブタイミング可変機構のいずれかに異常がある旨診断されると、一旦バルブリフト量可変機構によって、吸気バルブ２０のバルブ特性を最低リフト量に固定制御した後、再度の異常診断を行うこととしたが、次のようにしてもよい。すなわち、リフト量可変機構あるいはバルブタイミング可変機構のいずれかに異常がある旨診断されると、バルブタイミング可変機構によって、吸気バルブ２０のバルブ開閉時期を最遅角時期に固定制御した後、再度の異常診断を行うようにしてもよい。
【０１２９】
・更に、最低リフト量への制御又は最遅角時期への制御は必ずしも必要なく、いずれか一方を任意の状態で固定制御するようにした後、他方の異常診断を行うようにしてもよい。
【０１３０】
・上記実施形態においては、先の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）として例示した異常診断を全て実行することとしたが、それら異常診断のうちの少なくとも一つが実行される構成であればよい。
【０１３１】
・更に、バルブリフト量可変機構にかかる異常診断は、上記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）として例示した異常診断に限られない。例えば、上記（Ｂ）の診断の代わりに、目標リフト量と検出リフト量との偏差が所定値より大きいにもかかわらず、保持を指令する状態が所定期間継続されている場合に保持制御異常と判定する（Ｂ’）などしてもよい。この診断態様を取り入れた異常診断の一例を図１１及び図１２に示す。同図１１において、一連のステップ５１０、５６０、５７０は先の（Ａ）の診断に、また、一連のステップ５１０、５２０、５３０、５５０、５７０は、先の（Ｃ）の診断に、更に、一連のステップ５００〜５４０がここでの診断に、それぞれ相当する。図１２に示される異常診断後の処理は、図８のステップ１９０〜ステップ２１０の処理と同様である。
【０１３２】
・上記実施形態では、目標リフト量と検出リフト量との偏差が所定値ｂより大きく、且つ、そのとき検出リフト量の変化量が所定値ｃより小さい状態を所定期間監視し、その上で異常の有無を判断するようにしたが、これら監視する偏差やリフト量変化量についてはその履歴を適宜のメモリ等に記録するようにしてもよい。これにより、例えば、バルブリフト量可変機構にかかる異常に起因してエンジンストールが生じた場合等、その異常診断が急を要する場合には、その記録された履歴に基づいて的確な対処を行うこともできるようになる。このエンジンストールを加味したバルブリフト量可変機構の異常診断は、上記のものに限られず、更に次のようにしてもよい。上記バルブリフト量可変機構にかかる異常の有無の確認方法として、例えば、始動後の間もない時期におけるバルブリフト量が大きいときに異常の可能性ありとしてもよい。要は、エンジンストールが発生した場合に、バルブ特性制御にかかる異常の可能性がある旨何らかの手段によって診断される場合には、速やかに異常がある旨診断するようにしてもよい。
【０１３３】
・上記実施形態においては、カム角センサ１２６並びに、基準用被検出部１２６ａ及び移動量用被検出部１２６ｂを通じて、バルブリフト量を検出する構成としたが、このバルブリフト量を検出する手段はこれに限らず任意である。例えば、エンジン１１の振動を検出するセンサ（例えばノックセンサ）を用いてバルブリフト量を把握するようにしてもよい。この場合には、例えば、上記センサによって検出される振動入力値と基準値とをＥＣＵ１３０によって比較し、同振動入力値が基準値よりも大きいとき異常の可能性のありと判定する。そして、異常の可能性ありと判定される場合には、バルブリフト量を（例えば、高リフト量側に）変更することで、入力振動値の変化を監視し、変化しない場合に異常と診断してもよい。
【０１３４】
・また、バルブリフト量制御に異常がある場合には、エンジン１１の回転変動量にも異常が生じるという点に着目して同バルブリフト量を把握するようにしてもよい。この場合は、例えば、回転変動量の安定しているアイドル状態において、予め記録された正常時の回転変動量と検出された回転変動量とを比較するなどすればよい。
【０１３５】
・上記実施形態においては、カムシャフト２２とバルブタイミング可変アクチュエータ２４とをヘリカルスプライン６１ｂによって係合させたが、ストレートスプラインを用いてもよい。この場合においても、リフト量可変機構及びバルブタイミング可変機構のいずれか一方を固定制御しつつ、他方の機構の動作態様をモニタすることで、異常診断を正確に行うことができる。
【０１３６】
・上記実施形態においては、リフト量可変機構及びバルブタイミング可変機構を吸気系に設けたが排気系に設けてもよく、吸気系と排気系の両方に設けてもよい。
【０１３７】
・上記実施形態においては、バルブリフト量可変機構とバルブタイミング可変機構とを併用したエンジンに対して、バルブリフト量可変機構の異常診断及びその後処理をいかに行うかについて主に言及したが、同異常診断及びその後処理等は、バルブリフト量可変機構のみを備えるエンジンについても同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる内燃機関のバルブ特性制御装置を具体化した一実施形態の斜視図。
【図２】同実施形態における吸気側カムシャフトに用いられる吸気カムの形状を説明する斜視図。
【図３】バルブリフト量可変アクチュエータの構成説明図。
【図４】バルブタイミング可変アクチュエータの構成説明図。
【図５】バルブタイミング可変アクチュエータに用いられるインナギヤ及びサブギヤの形状を示す斜視図。
【図６】バルブタイミング可変アクチュエータの内部構成説明図。
【図７】同実施形態のバルブ特性制御（異常診断）手順を示すフローチャート。
【図８】同実施形態のバルブ特性制御（後処理）手順を示すフローチャート。
【図９】同実施形態のバルブ特性制御（異常診断）手順を示すフローチャート。
【図１０】同実施形態のバルブ特性制御（後処理）手順を示すフローチャート。
【図１１】同実施形態のバルブ特性制御（異常診断）手順の変形例を示すフローチャート。
【図１２】同変形例のバルブ特性制御（後処理）手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
１０…可変動弁機構、２０…吸気バルブ、２１…排気バルブ、２２…吸気側カムシャフト、２２ａ…リフト量可変アクチュエータ、２２ｂ…吸気側カムシャフトの端部外周面、２４…バルブタイミング可変アクチュエータ、２４ａ…タイミングプーリ、２６…タイミングベルト、２７…吸気カム、２８…排気カム、３１…シリンダチューブ、３１ａ…第１圧力室、３１ｂ…第２圧力室、３２…ピストン、３３…エンドカバー、３３ａ…補助シャフト、３３ｂ…軸受、３４…第１給排通路、３５…第２給排通路、３６…第１オイルコントロールバルブ（ＯＣＶ）、３７…供給通路、３８…排出通路、３９…ケーシング、４０…第１給排ポート、４１…第２給排ポート、４２…第１排出ポート、４３…第２排出ポート、４４…供給ポート、４５…弁部、４６…コイルスプリング、４７…電磁ソレノイド、４８…スプール、５１…タイミングプーリの筒部、５１ａ，５１ｂ…外周溝、５１ｃ…内周面、５２…タイミングプーリの円板部、５３…外歯、５４…インナギヤ、５４ａ…大径ギヤ部、５４ｂ…小径ギヤ部、５５…ボルト、５６…サブギヤ、５６ａ…外歯、５６ｂ…内歯、５７…スプリングワッシャ、５８…ボルト、５９…ハウジング、５９ａ…内周面、６０…カバー、６０ａ…穴部、６１… ベーンロータ、６１ａ…外周面、６１ｂ…ヘリカルスプライン、６１ｃ…円筒状空間、６２，６３，６４，６５…壁部、６２ａ，６３ａ，６４ａ，６５ａ…凹部、６２ｂ，６３ｂ，６４ｂ，６５ｂ…凹部、６６，６７，６８，６９…ベーン、７０…第１圧力室、７１…第２圧力室、８０…進角用油路開口部、８１…遅角用油路開口部、８４，８６，８８…進角制御油路、８５，８７，８９…遅角制御油路、９０…潤滑油路、９１…内周溝、９２…進角制御油路、９３…遅角制御油路、９４…第２オイルコントロールバルブ、９５…供給通路、９６…排出通路、１０２…ケーシング、１０４…第１給排ポート、１０６…第２給排ポート、１０７…弁部、１０８… 第１排出ポート、１１０…第２排出ポート、１１２…供給ポート、１１４…コイルスプリング、１１６…電磁ソレノイド、１１８…スプール、１２３…クランク角センサ、１２６…カム角センサ、１２６ａ…基準用被検出部、１２６ｂ…移動量用被検出部、１３０…ＥＣＵ。
【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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