(57)【要約】【課題】吸排気弁が共に閉弁している期間（負のバルブオーバーラップ期間）を形成し得る内燃機関の制御装置であって、負のバルブオーバーラップ期間が形成されて排気ＶＶＴ装置に異常が発生した場合に、冷却水の温度が高温となることを回避し得る装置の提供。【解決手段】負のオーバーラップ期間が形成されると、同期間中に既燃ガスが圧縮されて熱が発生する。この制御装置は、排気ＶＶＴ装置の可動部位であって排気弁の開閉時期に応じて移動する部位が固着し、且つ、負のバルブオーバーラップ期間が形成されていると判定された場合、吸気弁の開弁時期を、固定されている排気弁の閉弁時期と等しい時期に一致させるよう吸気ＶＶＴ装置を制御する。これにより、負のバルブオーバーラップ期間がゼロとなり得る。一方、吸気ＶＶＴ装置の可動部位も固着している場合には、スロットル弁開度を規制する制御を実行する。この結果、冷却水の温度の上昇が抑制され得る。【選択図】  図３
2009121253.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気弁の開閉時期を前記内燃機関の運転状態に応じて調整する吸気弁開閉時期調整機構、及び／又は前記内燃機関の排気弁の開閉時期を前記内燃機関の運転状態に応じて調整する排気弁開閉時期調整機構を備えた弁開閉時期調整機構を備えた内燃機関に適用され、
前記弁開閉時期調整機構が異常であるか否かを判定する異常判定手段と、
前記弁開閉時期調整機構が異常であると判定された場合、前記内燃機関の冷却水の温度の上昇を抑制する制御である温度上昇抑制制御を実行する抑制制御実行手段と、
を備えた内燃機関の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
前記異常判定手段は、
前記弁開閉時期調整機構が前記吸気弁開閉時期調整機構を備えている場合であって、前記吸気弁開閉時期調整機構の可動部位の固着により前記吸気弁の開閉時期が固定されていて、且つ、前記吸気弁、及び前記排気弁が共に閉弁している期間である負のバルブオーバーラップ期間が形成されている場合に、前記吸気弁開閉時期調整機構が異常であると判定し、
前記弁開閉時期調整機構が前記排気弁開閉時期調整機構を備えている場合であって、前記排気弁開閉時期調整機構の可動部位の固着により前記排気弁の開閉時期が固定されていて、且つ、前記負のバルブオーバーラップ期間が形成されている場合に、前記排気弁開閉時期調整機構が異常であると判定するように構成された内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、
前記抑制制御実行手段は、
前記負のバルブオーバーラップ期間を短くするように前記吸気弁開閉時期調整機構、及び前記排気弁開閉時期調整機構のうちで異常であると判定されていないものを制御して、前記温度上昇抑制制御を達成するよう構成された内燃機関の制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の内燃機関の制御装置において、
前記抑制制御実行手段は、
前記吸気弁開閉時期調整機構、及び前記排気弁開閉時期調整機構が共に異常であると判定されている場合、前記吸気弁開閉時期調整機構、及び前記排気弁開閉時期調整機構を制御することなく前記内燃機関の出力を低減して、及び／又は前記内燃機関の冷却度合いを増大して、前記温度上昇抑制制御を達成するよう構成された内燃機関の制御装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の内燃機関の制御装置であって、
前記弁開閉時期調整機構は、
少なくとも前記排気弁開閉時期調整機構を備えていて、
前記吸気弁、及び前記排気弁が共に閉弁している期間である負のバルブオーバーラップ期間が形成されるように前記排気弁開閉時期調整機構を制御する排気弁早閉じ制御を実行する早閉じ制御実行手段を備え、
前記異常判定手段は、
前記排気弁早閉じ制御により、前記排気弁開閉時期調整機構の可動部位が固着することにより前記排気弁の開閉時期が固定された場合、前記排気弁開閉時期調整機構が異常であると判定するように構成された内燃機関の制御装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
前記異常判定手段は、
前記弁開閉時期調整機構が異常であるか否かを所定間隔ごとに判定するように構成され、
前記抑制制御実行手段は、
前記冷却水の温度が所定温度以下であることを示す所定条件が満たされた場合、前記弁開閉時期調整機構が１回目に異常と判定されたときに前記温度上昇抑制制御の実行を禁止するように構成された内燃機関の制御装置。
【請求項７】
請求項６に記載された内燃機関の制御装置において、
前記抑制制御実行手段は、前記所定条件として、
前記内燃機関の負荷の程度が第１所定程度以下であるという条件を用いるように構成された内燃機関の制御装置。
【請求項８】
請求項６に記載された内燃機関の制御装置において、
前記抑制制御実行手段は、前記所定条件として、
前記内燃機関の負荷の程度が第２所定程度よりも大きい状態の継続期間が、所定期間未満であるという条件を用いるように構成された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、吸気弁の開閉時期を調整する吸気弁開閉時期調整機構、及び／又は排気弁の開閉時期を調整する排気弁開閉時期調整機構を備えた弁開閉時期調整機構、を備えた内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
弁開閉時期調整機構を備えた内燃機関の制御装置の一つとして、内燃機関の排気弁の閉弁時期が内燃機関の吸気弁の開弁時期（例えば、吸入上死点近傍の時期）よりも進角側の時期となるように、弁開閉時期調整機構が備える排気弁開閉時期調整機構を制御する（以下、この制御を「排気弁早閉じ制御」とも称呼する。）ものが知られている。この種の制御装置は、例えば、下記特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開２００１−３５５４６２号公報
【０００３】
上記排気弁早閉じ制御が実行されることで、吸気弁、及び排気弁が共に閉弁している期間（以下、この期間を「負のバルブオーバーラップ期間」とも称呼する。）が形成され得る。負のバルブオーバーラップ期間中には、高温の既燃ガスが筒内に閉じ込められて、ピストンの上昇に伴って圧縮される。このため、圧縮された既燃ガスから熱が発生する。
【０００４】
また、負のバルブオーバーラップ期間が長いほど、排気ポートから排気される既燃ガス量に対する筒内に残留する既燃ガス量の割合が大きくなる傾向がある。これらのことから、負のバルブオーバーラップ期間が形成されることにより、燃焼室を構成する部材の温度が高くなり得る。このため、例えば、内燃機関の低負荷時に上記早閉じ制御が実行されることで、筒内での燃焼を安定させることができる。
【０００５】
ところで、弁開閉時期調整機構には、その機構の特性により何らかの異常が発生する場合がある。例えば、上記排気弁早閉じ制御により、排気弁開閉時期調整機構の可動部位が固着して、排気弁の開閉時期が固定される場合が考えられる。この場合、負のバルブオーバーラップ期間が形成され続けるため、内燃機関の冷却水の温度が上昇していき、冷却水の温度が高温となるおそれがある。
【０００６】
このように内燃機関の冷却水の温度が高温となる事態は、内燃機関の適正な運転を確保する観点からも回避されるべきである。
【発明の開示】
【０００７】
従って、本発明の目的は、吸気弁開閉時期調整機構、及び／又は排気弁開閉時期調整機構を備えた弁開閉時期調整機構、を備えた内燃機関に適用される制御装置であって、弁開閉時期調整機構に異常が発生する場合に、内燃機関の冷却水の温度の上昇を抑制することができる装置を提供することにある。
【０００８】
本発明に係る制御装置は、内燃機関の吸気弁の開閉時期を前記内燃機関の運転状態に応じて調整する吸気弁開閉時期調整機構、及び／又は前記内燃機関の排気弁の開閉時期を前記内燃機関の運転状態に応じて調整する排気弁開閉時期調整機構を備えた弁開閉時期調整機構を備えた内燃機関に適用される。
【０００９】
本発明に係る制御装置の特徴は、前記弁開閉時期調整機構が異常であるか否かを判定する異常判定手段と、前記弁開閉時期調整機構が異常であると判定された場合、前記内燃機関の冷却水の温度の上昇を抑制する制御である温度上昇抑制制御を実行する抑制制御実行手段とを備えたことにある。
【００１０】
具体的には、前記異常判定手段が、前記弁開閉時期調整機構が前記吸気弁開閉時期調整機構を備えている場合であって、前記吸気弁開閉時期調整機構の可動部位の固着により前記吸気弁の開閉時期が固定されていて、且つ、前記負のバルブオーバーラップ期間が形成されている場合に、前記吸気弁開閉時期調整機構が異常であると判定し、前記弁開閉時期調整機構が前記排気弁開閉時期調整機構を備えている場合であって、前記排気弁開閉時期調整機構の可動部位の固着により前記排気弁の開閉時期が固定されていて、且つ、前記負のバルブオーバーラップ期間が形成されている場合に、前記排気弁開閉時期調整機構が異常であると判定するように構成される。
【００１１】
ここにおいて、「前記吸気弁開閉時期調整機構の可動部位の固着」は、吸気弁開閉時期調整機構の部位であって、吸気弁の開閉時期に応じて移動する部位の固着を意味する。また、「前記排気弁開閉時期調整機構の可動部位の固着」は、排気弁開閉時期調整機構の部位であって、排気弁の開閉時期に応じて移動する部位の固着を意味する。
【００１２】
より具体的には、前記弁開閉時期調整機構が、少なくとも前記排気弁開閉時期調整機構を備えていて、前記負のバルブオーバーラップ期間が形成されるように前記排気弁開閉時期調整機構を制御する排気弁早閉じ制御を実行する早閉じ制御実行手段を備え、前記異常判定手段が、前記排気弁早閉じ制御により（負のバルブオーバーラップ期間が形成されて）、前記排気弁開閉時期調整機構の可動部位が固着することにより前記排気弁の開閉時期が固定された場合、前記排気弁開閉時期調整機構が異常であると判定するように構成される。
【００１３】
上述したように、負のバルブオーバーラップ期間が形成されると、同期間中における既燃ガスの圧縮により筒内で熱が発生する。上記構成によれば、負のバルブオーバーラップ期間が形成されて排気弁の開閉時期が固定された場合、排気弁開閉時期調整機構が異常であると判定される。従って、この場合に、温度上昇抑制制御が実行されることで内燃機関の冷却水の温度上昇が抑制され得る。この結果、内燃機関の冷却水の温度が高温となることを回避することができる。
【００１４】
上記本発明に係る制御装置においては、前記抑制制御実行手段が、前記負のバルブオーバーラップ期間を短くするように前記吸気弁開閉時期調整機構、及び前記排気弁開閉時期調整機構のうちで異常であると判定されていないものを制御して、前記温度上昇抑制制御を達成するよう構成されることが好適である。
【００１５】
ここにおいて、「負のバルブオーバーラップ期間を短くする」制御は、吸気弁の開弁時期及び排気弁の閉弁時期のうちの一方を他方に近づける制御のみならず、例えば、吸気弁の開弁時期と排気弁の閉弁時期とを一致させる制御や、吸気弁及び排気弁が共に開弁している期間である所謂正のバルブオーバーラップ期間を形成する制御が含まれる。
【００１６】
これによれば、負のバルブオーバーラップ期間が形成されて、排気弁、及び吸気弁の開閉時期のうち一方が固定された場合、他方が制御されることで同期間が短くされ得る。従って、負のオーバーラップ期間中における既燃ガスの圧縮度合いを小さくすることができる。また、排気ポートから排気される既燃ガス量に対する筒内に残留する既燃ガス量の割合を小さくすることができる。これらのことから、内燃機関の冷却水の温度上昇が抑制され得る。
【００１７】
この場合、前記抑制制御実行手段が、前記吸気弁開閉時期調整機構、及び前記排気弁開閉時期調整機構が共に異常であると判定されている場合、前記吸気弁開閉時期調整機構、及び前記排気弁開閉時期調整機構を制御することなく前記内燃機関の出力を低減して、及び／又は前記内燃機関の冷却度合いを増大して、前記温度上昇抑制制御を達成するよう構成されることがより好適である。
【００１８】
ここにおいて、内燃機関の出力を低減するための制御としては、例えば、スロットル弁開度を所定開度以下に制限する制御、燃料噴射量をゼロとするフューエルカット制御、点火時期をより遅角側の時期とする制御等が挙げられる。また、内燃機関の冷却度合いを増大するための制御としては、例えば、冷却水ポンプの回転速度を増大させる制御、冷却ファンの回転速度を増大させる制御等が挙げられる。
【００１９】
これによれば、負のバルブオーバーラップ期間が形成されて、排気弁、及び吸気弁の開閉時期が共に固定された場合（即ち、負のバルブオーバーラップ期間を短くできない場合）であっても、内燃機関の冷却水の温度上昇が抑制され得る。
【００２０】
また、上記構成によれば、温度上昇抑制制御として、吸気弁開閉時期調整機構、及び排気弁開閉時期調整機構が共に異常であると判定されている場合以外には、上述したスロットル弁開度の制御等が実行されることなく、負のバルブオーバーラップ期間を短くする制御が優先的に実行され得る。
【００２１】
ここで、一般に、負のバルブオーバーラップ期間を短くすることによる内燃機関の出力の低減度合いは、上述したスロットル弁開度を制御する等による内燃機関の出力の低減度合いに比して小さい。従って、上記構成によれば、上記温度上昇抑制制御の実行において、出力の低減度合いを小さくできる機会が増大し得る。この結果、上記温度上昇抑制制御の実行に伴うドライバビリティの悪化を抑制することができる。
【００２２】
また、上記本発明に係る制御装置においては、前記異常判定手段が、前記弁開閉時期調整機構が異常であるか否かを所定間隔ごとに判定するように構成され、前記抑制制御実行手段が、前記冷却水の温度が所定温度以下であることを示す所定条件が満たされた場合、前記弁開閉時期調整機構が１回目に異常と判定されたときに前記温度上昇抑制制御の実行を禁止するように構成されることが好適である。
【００２３】
上記所定温度は、例えば、１回目に弁開閉時期調整機構が異常と判定されてから（温度上昇抑制制御が実行されない状態で）上記所定間隔の経過後もなお、冷却水の温度が異常（例えば、オーバーヒート状態等）と判定される高温に達し得ない温度等に設定され得る。
【００２４】
このように所定温度が設定される場合、上記所定条件が満たされることは、上記所定間隔中において温度上昇抑制制御を実行しない余裕があることを意味する。上記構成によれば、弁開閉時期調整機構が異常と判定された場合であっても、冷却水の温度が上記高温に達することを回避しつつ、温度上昇抑制制御を実行しない期間を設けることができる。
【００２５】
従って、例えば、内燃機関の運転状態が、弁開閉時期調整機構が異常でないにもかかわらず誤って異常であると判定され易い（誤判定され易い）運転状態（例えば、内燃機関の始動時）である場合に、上記温度上昇抑制制御を実行しない期間を設けることで、誤判定による温度上昇抑制制御の実行を禁止することができる。この結果、不必要な温度上昇抑制制御の実行が抑制され得る。
【００２６】
この場合、前記抑制制御実行手段が、前記所定条件として、前記内燃機関の負荷の程度が第１所定程度以下である条件を用いるように構成されてもよいし、前記抑制制御実行手段が、前記所定条件として、前記内燃機関の負荷の程度が第２所定程度よりも大きい状態の継続期間が、所定期間未満であるという条件を用いるように構成されてもよい。
【００２７】
内燃機関の負荷は、冷却水の温度に大きく影響を与えるものとなり得る。上記構成によれば、温度上昇抑制手段の実行を禁止するか否かの判定（上記所定条件が満たされたか否かの判定）において、内燃機関の負荷の程度が用いられる。従って、容易に、且つ、正確に上記冷却水の温度が所定温度以下であるか否かが判定され得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明による内燃機関の制御装置の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００２９】
図１は、本発明の実施形態に係る制御装置（以下、「本装置」とも称呼する。）を火花点火式多気筒（４気筒）の内燃機関１０に適用したシステムの概略構成を示している。この内燃機関１０は、シリンダブロック、シリンダブロックロワーケース、及びオイルパン等を含むシリンダブロック部２０を備えている。シリンダブロック部２０の上には、シリンダヘッド部３０が固定されている。また、内燃機関１０の吸気系統４０、及び排気系統５０は、シリンダブロック部２０へのガソリン混合気の供給、及びシリンダブロック部２０からの排気ガスの外部への放出をそれぞれ行うようになっている。
【００３０】
シリンダブロック部２０は、クランク軸２１、オイルポンプ２２等を備えている。クランク軸２１は、ピストンの往復動により回転するようになっている。オイルポンプ２２は、クランクケースの側面の所定位置に配置されていて、クランクケース内に貯留されているエンジンオイルを後述する可変吸気タイミング装置（吸気弁開閉時期調整機構に対応、以下、「ＩｎＶＶＴ装置」とも称呼する。）３２、可変排気タイミング装置（排気弁開閉時期調整機構に対応、以下、「ＥｘＶＶＴ装置」とも称呼する。）３４等に向けて圧送するようになっている。このオイルポンプ２２の回転速度は、内燃機関１０の運転速度（エンジン回転速度）に比例するようになっていて、エンジン回転速度が大きいほど、オイルポンプ２２の吐出流量が大きくなるようになっている。
【００３１】
シリンダヘッド部３０は、吸気弁３１、ＩｎＶＶＴ装置３２、排気弁３３、ＥｘＶＶＴ装置３４等を備えている。弁開閉時期調整機構は、ＩｎＶＶＴ装置３２、及びＥｘＶＶＴ装置３４を備えている。
【００３２】
図２は、内燃機関１０における動弁系の概略構成を示した図である。ＩｎＶＶＴ装置３２及びＥｘＶＶＴ装置３４は、吸気弁３１及び排気弁３３をそれぞれ駆動するインテークカムシャフト３２ａ及びエキゾーストカムシャフト３４ａと、ハウジング部材３２ｂ，３４ｂと、ロータ部材３２ｃ，３４ｃとを備えている。
【００３３】
ロータ部材３２ｃ，３４ｃは、インテークカムシャフト３２ａ及びエキゾーストカムシャフト３４ａと同軸的かつ一体回転可能にインテークカムシャフト３２ａ及びエキゾーストカムシャフト３４ａの一端側にそれぞれ配置されている。また、ロータ部材３２ｃ，３４ｃは、ハウジング部材３２ｂ，３４ｂと同軸的かつ相対回転可能にハウジング部材３２ｂ，３４ｂ内にそれぞれ収容されている。
【００３４】
ハウジング部材３２ｂ，３４ｂ、及びクランク軸２１は、それぞれのスプロケット部を介してタイミングチェーンにより図２の実線の矢印の方向に沿って一体回転可能に連結されている。
【００３５】
また、ハウジング部材３２ｂ，３４ｂの内部へ向けて、インテークカムシャフト３２ａ及びエキゾーストカムシャフト３４ａ内部に形成された通路、及びオイルポンプ２２を介して、クランクケース内からエンジンオイルが供給されるようになっている。ハウジング部材３２ｂ，３４ｂの内部へのエンジンオイルの供給・排出により、ロータ部材３２ｃ，３４ｃが、ハウジング部材３２ｂ，３４ｂに対して図２の破線で示した矢印Ａ（進角側）及び矢印Ｂ（遅角側）の方向に沿ってそれぞれ相対回転するようになっている。また、ハウジング部材３２ｂ，３４ｂに対するロータ部材３２ｃ，３４ｃ（即ち、インテークカムシャフト３２ａ及びエキゾーストカムシャフト３４ａ）の相対位相角度が、所定の相対位相角度にて固定されるようになっている。これにより、吸気弁３１の開閉時期、及び排気弁３３の開閉時期が調整されるようになっている。
【００３６】
なお、本例では、ハウジング部材３２ｂ，３４ｂ及びロータ部材３２ｃ，３４ｃは、ハウジング部材３２ｂ，３４ｂに対するインテークカムシャフト３２ａ及びエキゾーストカムシャフト３４ａの相対位相角度の絶対値の最大値が所定角度以下となるよう、上記相対回転が規制されるようになっている。以上説明したように、内燃機関１０は、上述のように構成された動弁系を備えている。
【００３７】
また、シリンダヘッド部３０は、点火プラグ３５と、イグナイタ３６と、インジェクタ３７とを備えている。点火プラグ３５は、イグナイタ３６で発生する高電圧が与えられるようになっている。インジェクタ３７は、燃料（本例では、ガソリン）を吸気ポート内に噴射するようになっている。
【００３８】
吸気系統４０は、スロットル弁４１、及びスロットル弁アクチュエータ４１ａを備えている。スロットル弁４１は、吸気管内に配置されていて、吸気通路の開口断面積を可変とするようになっている。スロットル弁アクチュエータ４１ａは、スロットル弁４１の実際の開度が後述のように決定されるスロットル弁４１の開度の目標値に近づく（一致する）ように制御されるようになっている。また、排気系統５０は、上流側触媒、及び下流側触媒等を備えている。
【００３９】
一方、このシステムは、熱線式エアフローメータ６１、スロットルポジションセンサ６２、インテークカムポジションセンサ６３、エキゾーストカムポジションセンサ６４、クランクポジションセンサ６５、水温センサ６６、及びアクセル開度センサ６７を備えている。
【００４０】
熱線式エアフローメータ６１は、吸気管内を流れる吸入空気の単位時間あたりの空気流量（質量流量）を検出するようになっている。スロットルポジションセンサ６２は、スロットル弁４１の開度を検出するようになっている。
【００４１】
インテークカムポジションセンサ６３及びエキゾーストカムポジションセンサ６４は、インテークカムシャフト３２ａ及びエキゾーストカムシャフト３４ａが９０°回転する毎に（即ち、クランク軸２１が１８０°回転する毎に）一つのパルスを有する信号（Ｇ２信号）をそれぞれ発生するようになっている。これらの信号に基づいて、吸気弁３１の開閉時期及び排気弁３３の実際の開閉時期が検出されるようになっている。
【００４２】
クランクポジションセンサ６５は、エンジン回転速度を検出するようになっている。水温センサ６６は、内燃機関１０の冷却水の温度を検出するようになっている。アクセル開度センサ６７は、運転者によって操作されるアクセルペダル８１の操作量を検出するようになっている。
【００４３】
更に、このシステムは、ＣＰＵ等から構成されるＥＣＵ（電気制御装置）７１を備えている。ＥＣＵ７１は、上記センサ６１〜６７と電気的に接続されている。また、ＥＣＵ７１は、ＣＰＵにセンサ６１〜６７からの信号を供給するとともに、ＣＰＵの指示に応じてオイルポンプ２２、ＩｎＶＶＴ装置３２、ＥｘＶＶＴ装置３４、イグナイタ３６、インジェクタ３７、及びスロットル弁アクチュエータ４１ａに駆動信号を送出する。また、ＥＣＵ７１は、上記ＣＰＵの指示に応じて、運転者に異常を知らせるＭＩＬ（警告灯）８２に点灯指示の信号を送出するようになっている。
【００４４】
（本装置が実行する制御の概要）
次に、本装置が実行する制御の概要について説明する。
【００４５】
本装置においては、吸気弁３１及び排気弁３３の実際の開閉時期が、吸気弁３１及び排気弁３３の開閉時期の目標値に近づく（一致する）ように、ＩｎＶＶＴ装置３２及びＥｘＶＶＴ装置３４がＥＣＵ７１により制御される。また、上記吸気弁３１及び排気弁３３の開閉時期の目標値は、エンジン回転速度、筒内吸入新気量に基づいて決定される。即ち、吸気弁３１及び排気弁３３の実際の開閉時期は、ＩｎＶＶＴ装置３２及びＥｘＶＶＴ装置３４により、エンジン回転速度、筒内吸入新気量に応じて調整される。
【００４６】
特に、エンジン回転速度、及び筒内吸入新気量が比較的小さい場合においては、排気弁３３の閉弁時期の目標値が、吸気弁３１の開弁時期の（吸入上死点近傍の）目標値よりも所定間隔だけ進角側の時期に決定される。これにより、吸気弁３１及び排気弁３３が共に閉弁している期間（以下、「負のバルブオーバーラップ期間」と称呼する。）が形成される。以下、このように負のバルブオーバーラップ期間を形成するための制御を、排気弁早閉じ制御と称呼する。
【００４７】
負のバルブオーバーラップ期間中には、高温の既燃ガスが筒内に閉じ込められて、ピストンの上昇に伴って圧縮される。このため、圧縮された既燃ガスから熱が発生する。また、同期間が長いほど、排気ポートから排気される既燃ガス量に対する筒内に残留する既燃ガス量の割合が大きくなる。
【００４８】
これらのことから、負のバルブオーバーラップ期間が形成されることにより、燃焼室を構成する部材の温度が高くなり得る。排気弁早閉じ制御の実行は、エンジン回転速度、及び筒内吸入新気量が比較的小さい場合であっても、筒内での燃焼が安定し得る観点に基づく。
【００４９】
ところで、上記排気弁早閉じ制御が実行されて、ＥｘＶＶＴ装置３４に異常（故障）が発生すること等により、ロータ部材３４ｃがハウジング部材３４ｂに対して固着することがある。即ち、排気弁３３の開閉時期の目標値が変化しても、ハウジング部材３４ｂに対するロータ部材３４ｃの相対位相角度が固定されているため、排気弁３３の実際の開閉時期が変化しないという事態が発生する場合がある。換言すれば、負のバルブオーバーラップ期間が形成され続ける事態が発生する。
【００５０】
上述した事態が発生する場合には、冷却水の温度が上昇していく。冷却水の温度が上昇して高温となることは、内燃機関１０の適正な運転を確保する観点からも回避すべきである。このため、本装置では、上記排気弁早閉じ制御により、上記固着が発生し、且つ、負のバルブオーバーラップ期間が形成されていると判定された場合、冷却水の温度が上昇することを抑制する制御が実行されるようになっている。以下、冷却水の温度の上昇を抑制する制御を温度上昇抑制制御と称呼する。
【００５１】
（温度上昇抑制制御）
次に、上記温度上昇抑制制御について、図３に示したフローチャートを参照しながら説明する。
【００５２】
ＥＣＵ７１のＣＰＵは、所定間隔ごとに図３にフローチャートに示したルーチンの処理を実行する。従って、ルーチンの所定の実行時期が到来すると、上記ＣＰＵはステップ３００から処理を開始してステップ３０５に進み、ＥｘＶＶＴ装置３４がフェイルしているか否かを判定する。
【００５３】
ここで、「ＥｘＶＶＴ装置３４がフェイルしている」とは、排気弁３３の開閉時期の目標値と、エキゾーストカムポジションセンサ６４により検出される排気弁３３の実際の開閉時期との角度差が、ゼロでない所定角度差以上であることを意味する。
【００５４】
上記ステップ３０５内に記載の条件が成立する場合、上記ＣＰＵはステップ３０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ３１０に進み、ＥｘＶＶＴ装置３４に上記固着が発生しており、且つ、上記負のバルブオーバーラップ期間が形成されているか否かを判定する。負のバルブオーバーラップ期間が形成されているか否かは、インテークカムポジションセンサ６３及びエキゾーストカムポジションセンサ６４により検出される、吸気弁３１及び排気弁３３の実際の開閉時期に基づいて判定される。
【００５５】
上記ステップ３０５，３１０内に記載の条件のうち、何れかの条件が不成立である場合、上記ＣＰＵは直ちにステップ３９５に進んで、本ルーチンの処理を一旦終了する。これらのステップ３０５，３１０が前記異常判定手段の一部に対応する。
【００５６】
この場合、上記温度上昇抑制制御が実行されず、通常の制御が実行される。この通常の制御においては、吸気弁３１の開弁時期の目標値が吸入上死点に対応する時期に決定される。また、上記ＣＰＵは、図４の破線で示される、スロットル弁４１の開度の目標値とアクセルペダル８１の操作量との関係を規定するテーブルを参照する。このテーブルにより、スロットル弁４１の開度の目標値が、アクセル操作量に比例する値となるよう決定される。加えて、点火時期は、内燃機関１０の駆動トルクが最大となる時期に設定される。
【００５７】
一方、上記ステップ３０５，３１０内に記載の条件が両方とも成立する場合、上記ＣＰＵはステップ３０５，３１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ３１５に進み、現時点における内燃機関１０の負荷が高負荷であるか否かを判定する。
【００５８】
ここで、「高負荷」であることは、今回の本ルーチン実行時において推定されている（最新の）筒内吸入新気量（内燃機関の負荷の程度）が、所定の筒内吸入新気量（第１所定程度）よりも大きいことを意味する。この所定の筒内吸入新気量は、現時点から上記所定間隔（今回の本ルーチン実行時から次回の本ルーチン実行時までの間隔）が経過した後においてもなお、冷却水の温度が異常と判定される高温に達し得ない温度に対応する筒内吸入新気量に設定されている。
【００５９】
上記ステップ３１５内に記載の条件が成立する場合、上記ＣＰＵはステップ３１５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ３２０に進み、高負荷状態がＡ秒以上継続しているか否かを判定する。ここで、「高負荷状態がＡ秒以上継続」は、現時点から過去に至って筒内吸入新気量が上記所定の筒内吸入新気量（第２所定程度。本例では、上記第１所定程度と等しい値）よりも大きい状態がＡ秒以上継続していることを意味する。
【００６０】
このＡ秒は、筒内吸入新気量が、想定される筒内吸入新気量の範囲内の最大値である状態が、現時点までＡ秒継続した後もなお、同状態が現時点から上記所定間隔（今回の本ルーチン実行時から次回の本ルーチン実行時までの間隔）継続した後においてもなお、冷却水の温度が異常と判定される高温に達しない温度となる時間に設定されている。
【００６１】
上記ステップ３１５，３２０内に記載の条件が両方とも成立する場合、上記ＣＰＵはステップ３１５，３２０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ３２５に進み、ＭＩＬ８２に点灯指示を行う。
【００６２】
一方、上記ステップ３１５，３２０内に記載の条件のうち、何れかの条件が不成立である場合、上記ＣＰＵはステップ３３０に進んで、ＥｘＶＶＴ装置３４がフェイルしていて、ＥｘＶＶＴ装置３４が固着、且つ、負のバルブオーバーラップ期間が形成、との判定が１回目であるか否かを判定する。即ち、ステップ３０５，３１０内に記載の条件の成立が１回目であるか否かが判定される。
【００６３】
ここで、上記「条件の成立が１回目」は、過去に実行された温度上昇抑制制御であって最近に実行された温度上昇抑制制御の実行終了時点から、弁開閉時期調整機構が異常であるとの判定回数（即ち、ステップ３０５，３１０内に記載の条件の成立回数）をカウント開始した場合において、上記判定の回数（上記条件の成立の回数）が１回であることを意味する。
【００６４】
上記ステップ３３０内に記載の条件が成立する場合、上記ＣＰＵはステップ３３０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ３９５に直ちに進み、本ルーチンを一旦終了する。従って、この場合、上記温度上昇抑制制御が実行されずに、上述した通常の制御が実行される。
【００６５】
このように上記ステップ３１５，３２０内に記載の条件のうち、何れかの条件が不成立であって、且つ、上記ステップ３３０内に記載の条件が成立することは、今回の本ルーチン実行時から次回の実行時までの期間中に上記温度上昇抑制制御を実行しない余裕があることを意味している。
【００６６】
ところで、一般に、ＥｘＶＶＴ装置３４に異常（故障）が発生していないにもかかわらず、上述したように、ＥｘＶＶＴ装置３４の可動部位が固着して、上記ステップ３０５，３１０にて「Ｙｅｓ」と判定されてしまう場合がある（以下、このような判定を「誤判定」と称呼する。）。
【００６７】
この誤判定は、内燃機関１０が始動時である等の場合に、エンジンオイルの温度が低い（即ち、エンジンオイルの粘度が大きい）ことに起因して発生し易い。また、上記排気弁早閉じ制御により、排気弁３３の実際の閉弁時期が、ＥｘＶＶＴ装置３４にて調整され得る範囲内にて最も進角側に設定された場合において上記固着が発生し易い。このことにも起因して、上記誤判定が発生し易い。
【００６８】
上述のように、ステップ３０５，３１０にて「Ｙｅｓ」と判定されても、上記温度上昇抑制制御を実行しない余裕ある場合であって、上記判定が１回目である場合、上記温度上昇抑制制御が禁止される。これにより、上記誤判定による不必要な温度上昇抑制制御の実行が抑制され得る。
【００６９】
なお、ステップ３３０における判定にて、ステップ３０５，３１０における「Ｙｅｓ」との判定が１回目でない（即ち、２回目である）場合、上記判定が誤判定である可能性は小さいと考えられる。
【００７０】
係る知見に基づき、ステップ３３０内に記載の条件が不成立である場合、上記ＣＰＵはステップ３３０にて「Ｎｏ」と判定して上記ステップ３２５に進み、ＭＩＬ８２に点灯指示を行う。
【００７１】
次に、上記ＣＰＵはステップ３３５に進んで、上記ステップ３２５にてＭＩＬ８２に点灯指示を行ってから所定期間経過後、吸気弁３１の実際の開弁時期がより進角側の時期となるようにＩｎＶＶＴ装置３２に制御指示を行う。具体的には、吸気弁３１の開弁時期の目標値が、上述した通常の制御における吸入上死点に対応する時期に変えて、固定された排気弁３３の実際の閉弁時期と等しい時期に決定される。
【００７２】
上述のように吸気弁３１の開弁時期の目標値を排気弁３３の実際の閉弁時期と等しい時期に決定することは、以下の知見に基づく。負のバルブオーバーラップ期間が短くなるほど、同期間中に既燃ガスが圧縮され続ける時間が短くなり、既燃ガスの発熱の抑制度合いがより大きくなる。一方、吸気弁３１及び排気弁３３が共に開弁している期間である正のバルブオーバーラップ期間が長くなるほど、既燃ガスの吸気通路への吹返し量が大きくなり、筒内の温度がより上昇し易い。従って、冷却水の温度の上昇を効果的に抑制するには、正負のバルブオーバーラップ期間がゼロとされることが好ましい。
【００７３】
次いで、上記ＣＰＵはステップ３４０に進み、ＩｎＶＶＴ装置３２がフェイルしているか否かを判定する。ここで、「ＩｎＶＶＴ装置３２がフェイルしている」とは、上記「ＥｘＶＶＴ装置３４がフェイルしている」ことと同様、吸気弁３１の開閉時期の目標値と、インテークカムポジションセンサ６３により検出される吸気弁３１の実際の開閉時期との角度差が、ゼロでない所定角度差以上であることを意味する。
【００７４】
このＩｎＶＶＴ装置３２のフェイルは、ハウジング部材３２ｂ、及びロータ部材３２ｃ等の固着により吸気弁３１の開閉時期が固定されるときに発生し得る。
【００７５】
上記ステップ３４０内に記載の条件が不成立である場合、上記ＣＰＵはステップ３４０にて「Ｎｏ」と判定してステップ３９５に直ちに進み、本ルーチンの処理を一旦終了する。これにより、異常と判定されていないＩｎＶＶＴ装置３２が制御されることで、負のバルブオーバーラップ期間が短くされる（ゼロにされる）。
【００７６】
従って、負のバルブオーバーラップ期間の形成に起因する既燃ガスの発熱が回避され得る。この場合、ＩｎＶＶＴ装置３２を制御して負のバルブオーバーラップ期間を短くする（ゼロにする）ことで、上記温度上昇抑制制御が達成される。
【００７７】
一方、上記ステップ３４０内に記載の条件が成立する場合、上記ＣＰＵはステップ３４０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ３４５に進み、スロットル弁絞り制御を実行した後、上記ＣＰＵはステップ３９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。このスロットル弁絞り制御は、上述した通常の制御を実行する場合に比して、アクセル操作量の増大に対するスロットル弁４１の開度の増大度合いを小さくする制御である。
【００７８】
より具体的には、上記ＣＰＵは、上述した通常の制御を実行する場合におけるスロットル弁４１の開度の目標値を決定するテーブル（図４の破線を参照）に代えて、図４の実線で示したスロットル弁４１の開度の目標値とアクセルペダル８１の操作量との関係を規定するテーブルを参照する。このテーブルは、アクセル操作量が大きいほど、アクセル操作量の増大に対するスロットル弁４１の開度の目標値の増大度合いがより小さくなるような、スロットル弁４１の開度の目標値とアクセル操作量との関係を規定している。このテーブルに基づいて、スロットル弁４１の開度の目標値が決定されるようになっている。
【００７９】
これにより、フェイルと判定されたＩｎＶＶＴ装置３２（及び、ＥｘＶＶＴ装置３４）に変えて、スロットル弁絞り制御が実行されて負荷が低減され得る。この場合、負のバルブオーバーラップ期間が形成された状態にてスロットル弁絞り制御が実行されることで、上記温度上昇抑制制御が達成される。
【００８０】
このように、本装置による温度上昇抑制制御においては、ＩｎＶＶＴ装置３２がフェイルしていると判定されない限り、スロットル弁絞り制御が実行されることなく、負のバルブオーバーラップ期間をゼロとする制御が実行される。
【００８１】
図５は、ＩｎＶＶＴ装置３２の制御による負のバルブオーバーラップ期間をゼロとする制御、又はスロットル弁絞り制御が実行された場合における、エンジン回転速度と内燃機関１０の出力（吸入新気量）との関係の一例を示したグラフである。上記負のバルブオーバーラップ期間をゼロとする制御が実行されると、通常の制御時に比して出力が低減する。これは、既燃ガスが吸気通路へ吹返されて、吸入新気量が小さくなることに起因すると考えられる。
【００８２】
負のバルブオーバーラップ期間をゼロとする制御においては、通常の制御時からの出力低減度合いが小さい。これに比して、スロットル弁絞り制御においては、通常の制御時からの出力低減度合いが大きい。従って、温度上昇抑制制御の実行において、出力の低減度合いを小さくできる機会が増大し得る。この結果、ドライバビリティの悪化を抑制することができる。
【００８３】
加えて、上述したＩｎＶＶＴ装置３２の制御、及びスロットル弁絞り制御は、ＭＩＬ８２の点灯指示から所定期間経過後に実行開始される。これにより、出力の低減に起因して運転者が感じる違和感を軽減することができる。また、上述したＩｎＶＶＴ装置３２の制御、及びスロットル弁絞り制御は、冷却水の温度が所定温度以下となったときに実行終了される。上述したステップ３１５〜３４５が、抑制制御実行手段の一部に対応する。
【００８４】
以上説明したように、本発明の実施形態によれば、ＥｘＶＶＴ装置３４がフェイルしている否か、及びＥｘＶＶＴ装置３４が固着、且つ、負のオーバーラップ期間が形成されているか否かが、所定間隔ごとに判定される。排気弁早閉じ制御が実行されて（即ち、負のバルブオーバーラップ期間が形成されて）、ＥｘＶＶＴ装置３４の固着により排気弁３３の開閉時期が固定された場合、ＥｘＶＶＴ装置３４が異常であると判定される。
【００８５】
このとき、筒内吸入新気量が上記所定の筒内吸入新気量以下である場合、又は筒内吸入新気量が同所定の筒内吸入新気量よりも大きい状態がＡ秒以上継続していない場合、ＥｘＶＶＴ装置３４が異常であるとの判定が１回目であるか否かが判定される。ここで、上記判定が１回目である場合には、上記温度上昇抑制制御の実行が禁止される。これにより、ＥｘＶＶＴ装置３４における異常の誤判定による、不必要な温度上昇抑制制御の実行が抑制され得る。
【００８６】
一方、上記判定が１回目でない場合、上記温度上昇抑制制御は、原則的には、ＩｎＶＶＴ装置３２を制御して、負のバルブオーバーラップ期間がゼロとされることで達成される。一方、ＩｎＶＶＴ装置３２も異常であると判定された場合に限って、スロットル弁絞り制御（図４の実線を参照）により温度上昇抑制制御が達成される。これにより、ＥｘＶＶＴ装置３４に異常が発生する場合に、冷却水の温度の上昇が抑制され得、冷却水の温度が高温になることが回避され得る。
【００８７】
ここで、上述したＩｎＶＶＴ装置３２の制御による通常の制御時からの出力の低減度合いは、スロットル弁絞り制御による通常の制御時からの出力の低減度合いに比して小さい（図５を参照）。従って、温度上昇抑制制御に伴うドライバビリティの悪化を抑制することができる。
【００８８】
本発明は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記実施形態においては、ＩｎＶＶＴ装置３２がフェイルしていると判定された場合、スロットル弁絞り制御が実行されるが、これに代えて（又は、これに加えて）、点火時期を、通常の制御におけるものよりも遅角側の時期に設定してもよい。また、スロットル弁絞り制御に代えて、燃料噴射量をゼロとするフューエルカット制御が実行されてもよい。また、スロットル弁絞り制御に代えて（又は、スロットル弁絞り制御に加えて）、冷却水の流量を増大させる制御が実行されてもよい。
【００８９】
また、上記実施形態においては、負のバルブオーバーラップ期間を短くする制御として、負のオーバーラップ期間をゼロとしていたが、これに代えて、水温センサ６６により検出される冷却水の温度に応じて、負のバルブオーバーラップ期間を短くする度合いを調整してもよい。例えば、負のバルブオーバーラップ期間を短くする度合いは、冷却水の温度が低いほどより小さい度合いに決定してもよい。これにより、冷却水の温度が高温になることを回避しつつ、内燃機関１０の出力の低減度合いをより一層小さくすることができる。
【００９０】
また、上記実施形態においては、上記テップ３０５，３１０内に記載の条件の成立が１回目である場合、上記温度上昇抑制制御の実行が禁止され、同条件の成立が２回目となったとき、同温度上昇抑制制御が実行されるが、これに代えて、同条件の成立がｎ回目（ｎは１以上の整数）となるまで同温度上昇抑制制御の実行が禁止され、同条件の成立がｎ＋１回目となったとき、同温度上昇抑制制御が実行されてもよい。この場合、整数ｎを冷却水温を表す値に応じて調整してもよい。
【００９１】
加えて、上記実施形態においては、ＥｘＶＶＴ装置３４がフェイルしていると判定された後に、ＩｎＶＶＴ装置３２が制御されて、その後にＩｎＶＶＴ装置３２がフェイルしているか否かが判定されるようになっているが、これに代えて、ＩｎＶＶＴ装置３２がフェイルしているか否か、及びＥｘＶＶＴ装置３４がフェイルしているか否かをそれぞれ判定し、これらの内の一方がフェイルしていると判定された場合、他方を制御することで負のバルブオーバーラップ期間をゼロとする一方、両方ともフェイルしていると判定された場合、スロットル弁絞り制御を実行するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の実施形態に係る制御装置を内燃機関に適用したシステム全体の概略構成図である。
【図２】図１に示した内燃機関の動弁システムの概略構成図である。
【図３】図１に示した電気制御装置のＣＰＵが実行する、冷却水の温度上昇を抑制する温度上昇抑制制御の実行のためのプログラムを示したフローチャートである。
【図４】図１に示した電気制御装置のＣＰＵが参照するアクセル操作量と、スロットル弁開度の目標値との関係を規定するテーブルを示した図である。
【図５】温度上昇抑制制御が実行される場合における、通常の制御時からの出力の低減度合いについて説明するための、エンジン回転速度と、出力との関係を示したグラフである。
【符号の説明】
【００９３】
１０…内燃機関、３１…吸気弁、３２…ＩｎＶＶＴ装置、３３…排気弁、３４…ＥｘＶＶＴ装置、７１…電気制御装置。
【図１】
2009121253.tif 000003
【図２】
2009121253.tif 000004
【図３】
2009121253.tif 000005
【図４】
2009121253.tif 000006
【図５】
2009121253.tif 000007