(57)【要約】【課題】吸気側及び排気側に可変バルブタイミング機構を備える内燃機関において、一方の可変バルブタイミング機構に異常が生じた場合に排気ガスの悪化を低減できる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】内燃機関の制御装置１は、吸気側及び排気側の可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ３，４）と、これらを連係して動作するように制御する制御部６とを備える。制御部６は、一方のＶＶＴに異常があると判断されたときに、異常がある側のカムにおける固着位相に応じて、かつこの異常がある側のカムの位相における正常時から進角側又は遅角側にずれた状態と同じ側にずれた状態に正常な側のカムを変位するように他方のＶＶＴに動作を指令するバルブタイミング指令部６４を備える。固着位相に応じて、正常な側のカムを変位させるため、燃焼の悪化を改善できて、排ガスの悪化を低減できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気バルブを開閉する吸気側カムの位相を変化させる吸気側可変バルブタイミング機構、排気バルブを開閉する排気側カムの位相を変化させる排気側可変バルブタイミング機構、及びこれらを連係して動作するように制御する制御部を備える内燃機関の制御装置であって、
前記制御部は、
前記吸気側カムの位相及び前記排気側カムの位相を演算するカム角演算部と、
演算した両カムの位相に基づいて、前記吸気側可変バルブタイミング機構及び前記排気側可変バルブタイミング機構の異常の有無を判断する異常判断部と、
前記異常判断部で、一方の可変バルブタイミング機構に異常があると判断されたとき、異常がある前記一方の可変バルブタイミング機構で動作されるカムにおける前記カム角演算部で演算した位相に応じて、かつ、この異常がある側のカムの位相における正常時から進角側又は遅角側にずれた状態と同じ側にずれた状態に、正常な側のカムを変位するように他方の可変バルブタイミング機構に動作を指令するバルブタイミング指令部とを備える内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の運転状態に応じて、吸気バルブや排気バルブの開閉時期を変化させる可変バルブタイミング機構を備える内燃機関を制御する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車に搭載される内燃機関として、エンジン回転数やエンジン負荷などの運転状態に応じて吸気バルブや排気バルブの開閉時期を変化させる可変バルブタイミング機構（以下、ＶＶＴと呼ぶことがある）を備えるものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
吸気バルブや排気バルブを開閉するカムを備えるカム軸は、代表的には、その端部近くにスプロケットが設けられ、スプロケットに架け渡されたタイミングチェーンやタイミングベルトを介してクランク軸の回転が伝えられて回転する。このカム軸の回転によって、カムプロフィールに応じた基本的な各バルブの開閉時期が決定される。ＶＶＴは、代表的には、カム軸に取り付けられて、スプロケットに対して相対的にカム軸を所定の角度に回転させて（詳細な構成は後述を参照）、クランク軸の回転に基づく基本的な各バルブ開閉時期を上記所定の角度に応じてずらす。カム軸の回転を油圧で行うＶＶＴを油圧式、電動モータで行うＶＶＴを電動式と呼ぶ。
【０００４】
ＶＶＴは、通常、電子制御部（ＥＣＵ）によって制御される。電子制御部には、運転状態ごとに適した各バルブの開閉時期が設定されて、記憶されている。電子制御部は、自動車の運転時、各種センサからの情報に基づいて運転状態を調べて、現在の運転状態に適した各バルブの開閉時期を選択して、ＶＶＴを制御する。
【０００５】
吸気側ＶＶＴ及び排気側ＶＶＴの双方を備える内燃機関では、吸気バルブの開閉時期及び排気バルブの開閉時期の調整の自由度が高い。例えば、吸気側ＶＶＴと排気側ＶＶＴの双方を備え、かつミラーサイクル（アトキンソンサイクルと呼ばれることがある）を行う内燃機関について、図３のバルブタイミングダイヤグラムを参照して、各バルブの開閉時期の一例を説明する。図３では、幅広のハッチングを付した内周のダイヤグラムが排気バルブ（Ｅｘ）のダイヤグラムを示し、細幅のハッチングを付した外周のダイヤグラムが吸気バルブ（Ｉｎ）のバルブタイミングを示す。
【０００６】
図３（Ｃ）に示すように低負荷・低回転時には、吸気バルブの閉時期（ｃｌｏｓｅ）を、下死点（ＢＤＣ）を十分に過ぎた遅角側とし、図３（Ｄ）に示すように高負荷・高回転時には、吸気バルブの閉時期（ｃｌｏｓｅ）を低負荷・低回転時の閉時期よりも進角側にすることができる。その結果、低負荷・低回転時には、圧縮比よりも膨張比を十分に高められて熱効率を高められる上に圧縮比が小さいことでノッキングを抑制でき、高負荷・高回転時には、圧縮比を高められて大きなパワーが得られる。
【０００７】
始動時やアイドル時には、図３（Ａ），（Ｂ）に示すように排気バルブの閉時期（ｃｌｏｓｅ）を上死点（ＴＤＣ）直後とすると共に、吸気バルブの開時期（ｏｐｅｎ）を上記排気バルブの閉時期（ｃｌｏｓｅ）よりも遅角側としてオーバーラップを設けず、高負荷・高回転時には、吸気バルブの開時期（ｏｐｅｎ）をＴＤＣ近くである排気バルブの閉時期（ｃｌｏｓｅ）よりも進角側にしてオーバーラップを設けることができる。その結果、始動時やアイドル時には、排気ガスを吸い込まず燃焼が安定し易く、高負荷・高回転時には、掃気効果や排気ガス再循環（内部ＥＧＲ）によるＮＯｘの低減効果が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−２０６７６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
吸気側可変バルブタイミング機構及び排気側可変バルブ機構の双方を備える内燃機関において、一方のＶＶＴに異常が生じた場合に排気ガスの悪化を低減できることが望まれる。特に、この内燃機関がミラーサイクルを行う場合でも、燃焼の安定性に優れて、排気ガスの悪化を低減できることが望まれる。
【００１０】
ＶＶＴの異常は、ＶＶＴ内に供給されるエンジンオイルに含まれる異物等を噛み込むことで、ＶＶＴの作動時にカム軸を所定の角度に回転できない状態となる、固着異常と呼ばれるものが挙げられる。一方のＶＶＴに固着異常が生じると、各運転状態における吸気バルブ及び排気バルブの開閉時期が適切な状態とならず、所望の効果を良好に得られない。
【００１１】
例えば、上述のミラーサイクルを行う内燃機関において、排気バルブの閉時期が上死点（ＴＤＣ）よりも遅角側となるように固着した場合を考える。この場合、図４（ｄ）に示すように高負荷・高回転時に吸気側のＶＶＴを正常時と同様に動作させると、図４（ｄ）に二点鎖線で示すように、オーバーラップが非常に大きくなる。オーバーラップが大き過ぎることで、燃料と空気との混合気中の排気ガス量が多くなって燃焼が安定せず、失火が生じ易くなり、排気ガスの悪化、例えば非メタン炭化水素（ＮＭＨＣ）の増加などを招き得る。始動時やアイドル時では、吸気側のＶＶＴを正常時と同様に動作させると、オーバーラップができて、失火を生じ易くなる。
【００１２】
このようにいずれか一方のＶＶＴに異常が生じたときに、他方のＶＶＴを正常時と同様に動作させると、排ガスの悪化を生じ易くなる場合がある。
【００１３】
特許文献１では、一方のＶＶＴに固着異常が生じた場合、オーバーラップが最小となるように他方のＶＶＴを制御すること、及びアイドル回転速度を通常よりも上昇することの少なくとも一方を行うことを開示する。ＶＶＴの具体的な制御は、正常な側の開閉タイミングを最進角位置（吸気側に異常があり、排気側が正常である場合）、又は最遅角位置（排気側に異常があり、吸気側が正常である場合）にする。この制御では、固着時のカム角の大小に係わらず、最遅角位置や最進角位置という固定位置にして、オーバーラップを最小にする、実質的には無くす（特許文献１の図７の実線参照）。そのため、上述のようにオーバーラップを望む運転状態では、オーバーラップによる効果が実質的に得られない。上述の図３に示すミラーサイクルを行う内燃機関において、上述のように排気バルブの閉時期が遅角側で固着した場合に正常である吸気バルブの開閉時期を最遅角位置とすれば、高負荷・高回転時にオーバーラップが十分に設けられない上に、吸気バルブの閉時期が更に遅くなって圧縮が不十分となり、燃焼の不安定を招く恐れがある。
【００１４】
そこで、本発明の目的の一つは、吸気側可変バルブタイミング機構及び排気側可変バルブ機構の双方を備える内燃機関において、一方の可変バルブタイミング機構に異常が生じた場合に排気ガスの悪化を低減できる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の一態様に係る内燃機関の制御装置は、吸気バルブを開閉する吸気側カムの位相を変化させる吸気側可変バルブタイミング機構、排気バルブを開閉する排気側カムの位相を変化させる排気側可変バルブタイミング機構、及びこれらを連係して動作するように制御する制御部を備える。
前記制御部は、前記吸気側カムの位相及び前記排気側カムの位相を演算するカム角演算部と、演算した両カムの位相に基づいて、前記吸気側可変バルブタイミング機構及び前記排気側可変バルブタイミング機構の異常の有無を判断する異常判断部と、以下のバルブタイミング指令部とを備える。
バルブタイミング指令部は、前記異常判断部で、一方の可変バルブタイミング機構に異常があると判断されたとき、異常がある前記一方の可変バルブタイミング機構で動作されるカムにおける前記カム角演算部で演算した位相に応じて、かつ、この異常がある側のカムの位相における正常時から進角側又は遅角側にずれた状態と同じ側にずれた状態に、正常な側のカムを変位するように他方の可変バルブタイミング機構に動作を指令する。
【発明の効果】
【００１６】
上記の内燃機関の制御装置は、一方の可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ）に異常があると判断されたときに、異常がある側のカムの位相（以下、固着位相と呼ぶことがある）に応じて、正常な他方のＶＶＴに動作されるカムを異常がある側のカムと同じ進角側又は遅角側に変位させる。そのため、上記の内燃機関の制御装置は、一方のＶＶＴに異常が生じた場合でも、正常時の運転環境に近付けられる。従って、上記の内燃機関の制御装置によれば、一方のＶＶＴに異常が生じた場合でも、運転状態ごとに設定された正常時の運転環境にある程度近い運転環境にすることができ、他方のＶＶＴを正常時と同様に動作させる場合と比較して、排気ガスの悪化を低減できる。また、ミラーサイクルを行う内燃機関である場合にも、排気ガスの悪化を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態１の内燃機関の制御装置の機能ブロック図である。
【図２】実施形態１の内燃機関の制御装置による制御手順の一例を示すフローチャートである。
【図３】ミラーサイクルを行う内燃機関について、運転状態ごとの吸気バルブ及び排気バルブの開閉時期の一例を示すタイミングダイヤグラムであり、（Ａ）は始動時、（Ｂ）はアイドル時、（Ｃ）は低負荷・低回転時、（Ｄ）は高負荷・高回転時を示す。
【図４】実施形態１の内燃機関の制御装置によって、排気側可変バルブタイミング機構に異常が生じた場合に吸気側可変バルブタイミング機構を動作させて、吸気バルブの開閉時期を調整した一例を示すタイミングダイヤグラムであり、（ｃ）は排気側ＶＶＴが正常時よりも進角側に固着した場合における低負荷・低回転時のダイヤグラム、（ｄ）は排気側ＶＶＴが正常時よりも遅角側に固着した場合における高負荷・高回転時のダイヤグラムを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の内燃機関の制御装置を具体的に説明する。図中、同一符号は同一名称物を示す。
【００１９】
［実施形態１］
（全体構成）
実施形態１の内燃機関の制御装置１は、自動車といった車両（図示せず）に搭載されて、車両が走行する駆動力を発生する内燃機関２の各構成要素の制御に利用される。内燃機関２は、燃料と空気とを含む混合気を点火プラグ５によって点火して、燃焼室２２Ｃで燃焼して上記駆動力を発生する。この内燃機関２は、吸気バルブ３０を開閉する吸気側カム（図示せず）の位相を変化させる吸気側可変バルブタイミング機構３（以下、ＩｎＶＶＴ３）と、排気バルブ４０を開閉する排気側カム（図示せず）の位相を変化させる排気側可変バルブタイミング機構４（以下、ＥｘＶＶＴ４）と、点火プラグ５とを備える。制御装置１は、ＩｎＶＶＴ３と、ＥｘＶＶＴ４と、これらを連係して動作するように制御する制御部（ＥＣＵ）６とを備える。
【００２０】
実施形態１の内燃機関の制御装置１は、制御部６によって、ＩｎＶＶＴ３，ＥｘＶＶＴ４の異常の有無を判断すると共に、一方のＶＶＴに異常があると判断されたとき、異常がある側のカムの位相（固着位相）に応じて、異常が無く正常な他方のＶＶＴで動作されるカムを変位するように他方のＶＶＴを動作させることを特徴の一つとする。まず、図１を参照して、内燃機関２の各構成要素及び制御部６を説明する。
【００２１】
（内燃機関）
内燃機関２は、代表的には、オイルパン（図示せず）、シリンダブロック２０、シリンダヘッド２２、シリンダヘッドカバー２４が下から順に組み付けられた積層物を主体とする。
シリンダブロック２０は、シリンダボア２０Ｂを備え、燃焼圧を利用してボア２０Ｂ内を直線的に往復動するピストン２０Ｐと、ピストン２０Ｐの直線的な往復動を回転運動に変換するクランク軸２０Ｃなどの主運動系を収納する。
シリンダヘッド２２は、空気を導入する吸気ポート２２３と、インジェクタ８から噴射された燃料と吸気ポート２２３から導入した空気とを含む混合気を燃焼する燃焼室２２Ｃと、燃焼室２２Ｃで生じた排気ガスを排出する排気ポート２２４とを有する。シリンダヘッド２２は、各ポート２２３，２２４と燃焼室２２Ｃとの境界に配置されて燃焼室２２Ｃを開閉する吸気バルブ３０及び排気バルブ４０、吸気バルブ３０を開閉する吸気側カム（図示せず）が設けられた吸気側カム軸３０Ｃ、排気バルブ４０を開閉する排気側カム（図示せず）が設けられた排気側カム軸４０Ｃなどの動弁系を収納する。
図１では、インジェクタ８が吸気ポート２２３に取り付けられて、吸気ポート２２３に燃料を噴射する形態（ポート噴射式）を示すが、燃焼室２２Ｃに直接噴射する形態（直噴式）とすることができる。
吸気ポート２２３には、吸気マニホールド９３が接続されて、エアクリーナー（図示せず）などを経た空気が導入される。吸気ポート２２３を経て、開状態にある吸気バルブ３０を経て燃焼室２２Ｃに空気を導入する。排気ポート２２４には排気マニホールド９４が接続されて、触媒コンバーター（図示せず）を経て排気ガスを車外に排出する。
内燃機関２は、上記混合気の燃焼を利用して、吸気、圧縮、燃焼、排気の４サイクル運転を行う。
【００２２】
・可変バルブタイミング機構
ＩｎＶＶＴ３，ＥｘＶＶＴ４の基本構成及び機能は同様であり、公知の構成を利用できる。この例のＩｎＶＶＴ３は電動式ＶＶＴであり、ＥｘＶＶＴ４は油圧式ＶＶＴである。電動式ＶＶＴは、エンジンオイルの温度によらず動作可能あり、エンジンオイルが低温である始動時などでも、良好に動作できる。油圧式ＶＶＴは、汎用されており、利用し易い。以下、各ＶＶＴ３，４の一例を簡単に説明する。
【００２３】
ＩｎＶＶＴ３に利用する電動式ＶＶＴは、吸気側カム軸３０Ｃの端部に配置される電動モータ３２と、位相変化機構３４とを備える。
モータ３２は、カム軸３０Ｃと同軸に回転可能に配置されるモータ軸ａ、外周面に磁石が配設され、モータ軸ａに一体のロータ（図示せず）、ロータの外周に配置され、コアとコイルとで構成されるステータ（図示せず）などを備える。制御部６によってコイルに通電されて、モータ軸ａの外周に回転磁界が形成されると、回転磁界に応じて、モータ軸ａは時計回り又は反時計回りに回転する。
位相変化機構３４は、吸気側カム軸３０Ｃの端部に同軸に固定される出力軸（図示せず）、出力軸の外周に同軸に設けられるスプロケットｓ、スプロケットｓの内周壁に同軸に固定される内歯のリングギアｒ、モータ軸ａに連結固定された偏心軸ｄ、リングギアｒの内周に配設されて、内歯に噛み合う外歯を備える遊星歯車ｐなどを備える。出力軸には、周方向に等間隔に設けられた複数の係合孔を有する円板状の係合部を備え、遊星歯車ｐは、係合孔（図示せず）に対応する箇所に複数の突起を備える。スプロケットｓとクランク軸２０Ｃに設けられたスプロケット（図示せず）とにタイミングチェーンなど（図示せず）が架け渡されて、カム軸３０Ｃは、クランク軸２０Ｃに同期して回転可能である。モータ軸ａは、スプロケットｓに対して相対回転可能に設けられる。
【００２４】
ＩｎＶＶＴ３を動作させず、モータ軸ａがスプロケットｓに対して相対回転しないときには、クランク軸２０Ｃの回転に伴って、遊星歯車ｐがリングギアｒと噛合った状態でスプロケットｓと一体に回転する。このとき、突起が係合孔の内壁を回転方向に押圧するため、出力軸がスプロケットｓに対して同一方向に回転する。
ＩｎＶＶＴ３に制御部６から動作指令が出されて、モータ軸ａがスプロケットｓに対して相対回転すると、遊星歯車ｐが遊星運動によって偏心軸ｄに対して相対回転しつつ、リングギアｒの噛合い位置を変化させる。相対回転の回転方向によって、突起が係合孔の内壁を押圧する方向が変わって、進角側、遅角側に位相をずらすことができる。
【００２５】
ＥｘＶＶＴ４に利用する油圧式ＶＶＴは、排気側カム軸４０Ｃの端部に取り付けられるケース４１と、ケース４１内に収納されてケース４１に対して相対的に回転可能なベーン４２とを備える。ケース４１の外周面には、スプロケット（図示せず）を備え、このスプロケットとクランク軸２０Ｃに設けられたスプロケットとにタイミングチェーンなどが架け渡されて、ケース４１は、クランク軸２０Ｃに同期して回転可能である。ケース４１の回転により、カム軸４０Ｃが回転する。
ケース４１内面には、カム軸４０Ｃの中心に向かって突出し、カム軸４０Ｃの周方向に所定の間隔に離間して配置された複数の軸側突出部を備える。
ケース４１内に収納されるベーン４２は、スプロケット（ケース４１）に対して相対的に回転可能に設けられる。このベーン４２の外周には、径方向外方に突出する複数のベーン側突出部を備える。ベーン側突出部は、上述の軸側突出部間に介在するように配置される。ベーン側突出部を挟む二つの軸側突出部のうち、一方は、排気側カムの最進角位置よりも更に進角側に設けられ、他方は、排気側カムの最遅角位置よりも更に遅角側に設けられる。
【００２６】
ＥｘＶＶＴ４を動作させていないときには、図１に例示するように、ベーン側突出部は、軸側突出部間の概ね中間位置に保持される。両軸側突出部は、上述のように最進角側及び最遅角側のいずれからも離れた位置に配置されるため、クランク軸２０Ｃの回転に同期してケース４１が回転すると、ケース４１に一体のカム軸４０Ｃは、軸側突出部及びベーン側突出部に規制されることなく回転し、排気側カムは、所定の位相をとる。
ＥｘＶＶＴ４に制御部６から動作指令が出されると、油圧によってベーン４２を軸側突出部間で所定の角度だけ回転させる。この状態で、クランク軸２０Ｃの回転に伴ってケース４１が回転すると、ＶＶＴを動作させていないときから、上記所定の角度だけカムの位相をずらすことができる。
【００２７】
この例の内燃機関２は、膨張比が圧縮比より大きくなるようにカムプロフィールと両カム軸３０Ｃ，４０Ｃにおけるカムの配置位置とが調整されて、ミラーサイクルを行う。更に、この例の内燃機関２は、ＶＶＴ３，４を備えており、運転状態に応じてＶＶＴ３，４を動作させて両カムの位相を変化させることで、特定の運転状態のときに膨張比をより大きくしたり、圧縮比をより大きくしたりすることができる（図３参照）。
【００２８】
例えば、図３（Ｃ）に示すように低負荷・低回転時には、吸気バルブ３０の閉時期（ｃｌｏｓｅ）が下死点（ＢＤＣ）よりも十分に遅角側となるようにＩｎＶＶＴ３を制御することで、圧縮比を十分に小さくでき、膨張比をより大きくすることができる。
図３（Ｄ）に示すように高負荷・高回転時には、吸気バルブ３０の閉時期（ｃｌｏｓｅ）を低負荷・低回転時よりも進角側にすることで圧縮比を大きくすることができる。かつ、吸気バルブ３０の開時期（ｏｐｅｎ）を上死点（ＴＤＣ）よりも前にする（進角側にする）と共に、排気バルブ４０の閉時期（ｃｌｏｓｅ）を上死点（ＴＤＣ）近くとなるようにＩｎＶＶＴ３，ＥｘＶＶＴ４を制御することで、上死点（ＴＤＣ）よりも前に（進角側に）オーバーラップを設けられる。
図３（Ａ），（Ｂ）に示すように始動時、アイドル時には、排気バルブ４０の閉時期（ｃｌｏｓｅ）を上死点（ＴＤＣ）近くにすると共に、吸気バルブ３０の開時期（ｏｐｅｎ）を排気バルブ４０の閉時期（ｃｌｏｓｅ）よりも後にする（遅角側にする）ことで、オーバーラップを無くすことができる上に、圧縮比を比較的小さくできる。
【００２９】
（制御部）
ＩｎＶＶＴ３、ＥｘＶＶＴ４、その他点火プラグ５などの内燃機関２の各構成要素は、制御部６によって制御される。制御部６は、車両に取り付けられた各種センサからの信号を受信し、得られた信号を適宜演算などし、演算結果などに基づき、各構成要素に所定の動作を指令する。この制御部６は、自己診断機能（ＯＢＤ）を有しており、各構成要素に異常が生じた場合に、各構成要素に予め設定された異常時用の動作を指令したり、警告灯などによって運転者に異常を知らせたりする。このような制御部６は、各種センサからの信号を受信する受信部と、受信した信号を適宜な演算値とする演算部と、演算結果と記憶された情報とを比較して判定する判定部と、判定結果によって各構成要素に動作を指令する指令部とを備える（いずれも図示せず）。また、制御部６は、各種の情報を記憶する記憶部６５を備える。制御部６の基本構成は、自動車の電子制御部に利用されている公知のものを利用できる。
【００３０】
制御に利用するパラメータとして、エンジン回転数、エンジン負荷（トルク）、冷却液温度、アクセル開度又はアクセル踏込量、車速、吸気量、スロットルバルブ開度、空燃比、排気ガス中の酸素量などが挙げられる。制御部６は、上述の始動時、アイドル時、低負荷・低回転時、高負荷・高回転時などといった各運転状態に応じて、ＩｎＶＶＴ３，ＥｘＶＶＴ４を制御することから、各種センサからの信号を適宜演算して、運転状態の把握に利用するパラメータを取得する。例えば、エンジン回転数は、クランク軸２０Ｃの回転角度によって把握できることから、クランク角センサ２６からの信号を利用することが挙げられる。エンジン負荷は、例えば、冷却液温度、アクセル開度、車速、スロットルバルブ開度などなどによって把握できることから、温度センサ、アクセルセンサ、車速センサ、スロットルセンサなどからの信号を利用することが挙げられる。上記センサは公知のものを利用できる。
【００３１】
運転状態の把握にあたり、例えば、エンジン回転数とエンジン負荷とで表される運転状態マップなどを予め設定しておき、記憶部６５に記憶させておく。各運転状態に応じたＩｎＶＶＴ３による吸気側カムの調整量の基本マップ、ＥｘＶＶＴ４による排気側カムの調整量の基本マップ（以下、まとめて基本カムマップと呼ぶことがある）も予め設定しておき、記憶部６５に記憶させておく。
【００３２】
その他、制御部６は、ノッキングの防止、燃費向上などを目的として点火プラグ５による点火時期の制御を行う点火制御部（図示せず）などを備える。各運転状態に応じた点火時期を予め設定しておき、記憶部６５に記憶させておく。
【００３３】
特に、実施形態１の内燃機関の制御装置１に備える制御部６は、ＩｎＶＶＴ３及びＥｘＶＶＴ４の異常の有無を判断する異常判断部６２と、異常判断部６２で一方のＶＶＴに異常があると判断されたとき、異常がある側のカムにおけるこのときの位相（固着位相、カム角演算部で演算された位相）に応じて、異常が無い正常な側のカムを異常がある側のカムと同じ側にずれた状態に変位するように、異常が無く正常な他方のＶＶＴに動作を指令するバルブタイミング指令部６４とを備えることを特徴の一つとする。更に制御部６は、吸気側カムの位相及び排気側カムの位相を演算するカム角演算部６０を備える。異常判断部６２は、演算した両カムの位相に基づいて異常の有無を判断する。
【００３４】
現在の各カムの位相は、クランク軸２０Ｃの回転角度（クランク角）と各カム軸３０Ｃ，４０Ｃの回転角度（カム角）とを用いることで求められる。詳しくは、クランク角とカム角との角度差を求め、この角度差が、適宜学習などして設定される基準の角度差からどの程度進角しているか又は遅角しているかによって現在の各カムの位相が求められる（例えば、特許文献１参照）。そこで、この例の制御装置１は、ＩｎＶＶＴ３、ＥｘＶＶＴ４にそれぞれ取り付けられて、各カム軸３０Ｃ，４０Ｃの回転角度を検出する吸気側カム角センサ３６、排気側カム角センサ４６を備えると共に、クランク軸２０Ｃに取り付けられて、クランク軸２０Ｃの回転速度を検出するクランク角センサ２６を備える。各センサ２６，３６，４６からの信号を用いて、カム角演算部６０は、各カムの位相を演算する。
【００３５】
異常が無く正常である他方のＶＶＴに動作されるカム（正常な側のカム）は、バルブタイミング指令部６４からの指令に基づいて他方のＶＶＴが制御されることで、異常がある一方のＶＶＴで動作されるカム（異常がある側のカム）の位相における正常時から進角側又は遅角側にずれた状態と同じ側にずれた状態に変位される。端的にいうと、一方のＶＶＴで異常があると判断された場合には、正常な側のカムの位相を、異常がある側のカムの位相と同じ側に進角又は遅角する。かつ、このときのシフト量を異常がある側のカムの位相（固着位相）の大きさに応じて予め設定した値とする。
【００３６】
運転状態ごとに、異常時の固着位相θ（正常時からの進角側への変位量、又は遅角側への変位量、図４）に対応したシフト量α，β（図４）などを予め設定しておき、記憶部６５に記憶させておく。固着位相θが大きいほど、シフト量を大きくする傾向にある。
シフト量α、βなどは、正常時の運転環境に近づくように設定することが望ましい。
例えば、ミラーサイクルを行う内燃機関２では、図４（ｃ）に示すように低負荷・低回転時において、図３（Ｃ）に示す正常時からみて排気バルブ４０の開閉時期が進角側に位置するようにＥｘＶＶＴ４が固着などした場合、進角側に動作する排気バルブ４０と同様に、図３（Ｃ）に示す正常時からみて吸気側バルブ３０の開閉時期を進角側にずらす。このときの排気側の固着位相θに応じて、予め設定された吸気側のシフト量βに基づいて正常なＩｎＶＶＴ３を動作させて吸気側カムを変位させる。
また、例えば、図４（ｄ）に示すように高負荷・高回転時において、図３（Ｄ）に示す正常時からみて排気バルブ４０の開閉時期が遅角側に位置するようにＥｘＶＶＴ４が固着などした場合、遅角側に動作する排気バルブ４０と同様に、図３（Ｄ）に示す正常時からみて吸気側バルブ３０の開閉時期を遅角側にずらす。このときの排気側の固着位相θに応じて、予め設定された吸気側のシフト量αに基づいて正常なＩｎＶＶＴ３を動作させて吸気側カムを変位させる。
その他の運転状態においても同様に、排気側の固着位相θに応じて、吸気側のシフト量を予め設定しておく。また、ＩｎＶＶＴ３が固着などした場合も同様に、運転状態ごとに固着位相に応じて排気側のシフト量を予め設定しておく。
【００３７】
（制御手順）
図２を参照して制御部６による制御手順の具体例を説明する。
制御部６は、カム角センサ３６，４６、クランク角センサ２６からの信号を受信し、カム角演算部６０は、これらの信号を用いて、吸気側カムの位相及び排気側カムの位相を演算する（ステップＳ１０）。
【００３８】
異常判断部６２は、演算した両カムの位相に基づいて、ＩｎＶＶＴ３及びＥｘＶＶＴ４の異常の有無を判断する（ＳステップＳ１１）。具体的には、制御部６は、現在の運転状態に対応した基本カムマップを記憶部６５から呼び出し、ＶＶＴごとに演算値と基本カムマップの位相（正常であれば本来とり得る位相）とを比較し、その差が予め設定した所定の範囲内であるか否か判定する。
【００３９】
上記の差が所定の範囲内であれば、両ＶＶＴは異常が無いといえ、異常判断部６２は異常無し（正常である）と判断する。異常なしと判断したとき、制御部６は、運転状態に応じて記憶部６５から基本カムマップを呼び出して（ステップＳ１４）、バルブタイミング指令部６４は、基本カムマップに則って動作するようにＶＶＴ３，４に動作指令を出す（ステップＳ１３）。この動作指令によって、各バルブ３０，４０の開閉時期は、基本カムマップに従って調整される（図３（Ａ）〜図３（Ｄ）など参照）。
【００４０】
いずれか一方のＶＶＴにおける上記の差が所定の範囲外であれば、いずれか一方のＶＶＴは異常があるといえ、異常判断部６２は異常ありと判断する。一方のＶＶＴに異常ありと判断されたとき、制御部６は、異常があるＶＶＴに動作されるカムの位相が正常時からみて進角側か遅角側かを判断する。この判断は、上述の演算値と、基本カムマップとを比較することで行える。判断結果に応じて、記憶部６５から、現在の運転状態における固着位相θに応じたシフト量を呼び出し（ステップＳ１２）、バルブタイミング指令部６４は、異常がある側のカムと同じ進角側又は遅角側に、選択したシフト量だけ、正常な側のカムを変位するように、正常なＶＶＴに動作指令を出す（ステップＳ１３）。この動作指令によって、各バルブ３０，４０の開閉時期は、上述のように正常時からシフト量だけ進角側又は遅角側にずれて調整される（図４（ｃ），（ｄ）など参照）。
【００４１】
（効果）
実施形態１の内燃機関の制御装置１は、一方のＶＶＴに異常があると判断された場合に、そのときの運転状態における固着位相に応じたシフト量だけ、正常時よりもカムの位相を変位するように、正常である他方のＶＶＴを動作させる。そのため、この制御装置１は、失火し難くなって燃焼の悪化を改善でき、排気ガスの悪化を低減できる。
【００４２】
特に、この例の内燃機関２はミラーサイクルを行うものであるが、ＥｘＶＶＴ４が遅角側に固着などした場合でも、高負荷・高回転時にはオーバーラップを少なくなるように正常である他方のＶＶＴを動作させることで（図４（ｄ））、排気ガスが過剰にならず、失火し難い。そのため、この制御装置１は、排気ガスの悪化を効果的に低減できながら、圧縮比をある程度高められて、燃焼の安定化を図ることができる。
【００４３】
［変形例］
実施形態１の内燃機関の制御装置に対して、例えば、以下の少なくとも一つの変更が可能である。
（１）ミラーサイクルを行う内燃機関以外の内燃機関に適用する。
（２）両ＶＶＴを油圧式とする、又は両ＶＶＴを電動式とする。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明の内燃機関の制御装置は、吸気側可変バルブタイミング機構及び排気側可変バルブタイミング機構の双方を備える内燃機関の制御に利用できる。
【符号の説明】
【００４５】
１  内燃機関の制御装置
２  内燃機関
２０  シリンダブロック  ２０Ｂ  シリンダボア  ２０Ｐ  ピストン
２０Ｃ  クランク軸
２２  シリンダヘッド  ２２Ｃ  燃焼室  ２２３  吸気ポート  ２２４  排気ポート
２４  シリンダヘッドカバー
２６  クランク角センサ
３  吸気側可変バルブタイミング機構（ＩｎＶＶＴ）
３０  吸気バルブ  ３０Ｃ  吸気側カム軸
３２  電動モータ  ３４  位相変化機構  ３６  吸気側カム角センサ
ａ  モータ軸  ｄ  偏心軸  ｐ  遊星歯車  ｒ  リングギア  ｓ  スプロケット
４  排気側可変バルブタイミング機構（ＥｘＶＶＴ）
４０  排気バルブ  ４０Ｃ  排気側カム軸
４１  ケース  ４２  ベーン  ４６  排気側カム角センサ
５  点火プラグ
６  制御部（ＥＣＵ）
６０  カム角演算部  ６２  異常判断部  ６４  バルブタイミング指令部
６５  記憶部
８  インジェクタ  ９３  吸気マニホールド  ９４  排気マニホールド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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