JP2004270586A - Controlling device and power output device for internal combustion engine - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To execute safe running of a vehicle for repair even when a variable valve system fails in an internal combustion engine having a plurality of variable valve systems for each bank such as a vee-engine. <P>SOLUTION: A control device controlling the internal combustion engine including a pair of banks including a plurality of cylinders respectively is provided with a throttle valve and an intake air quantity measuring device arranged before a branch of a intake passage, variable valve systems capable of adjusting valve opening characteristics of intake valves for each bank, a malfunction detection means detecting malfunction of the variable valve system for each bank, and a control means controlling valve opening characteristics of the variable valve systems for another bank based on valve opening characteristics for one bank when malfunction in one bank is detected and performing intake control by opening control of the throttle valve based on intake air quantity to each cylinder measured by the intake air quantity measuring device. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等に搭載される内燃機関の技術分野に属し、より詳細には、例えば可変動弁機構とスロットル機構とを利用して吸気量を制御する内燃機関におけるフェイルセーフ処理を実行するための内燃機関の制御装置並びにこのような制御装置及び内燃機関を備えてなる動力出力装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車等に搭載される内燃機関としては、アクチュエータによりスロットル弁を開閉駆動する電子制御スロットル機構と、吸気弁や排気弁の開弁特性である、開閉タイミング或いは作用角及びリフト量のうち少なくとも一つを変更可能な可変動弁機構とを備えた内燃機関の開発が進められている。
【０００３】
前記開弁特性のうち作用角の変更機構としては、例えば、特許文献１に記載されているように、揺動カムを用いて吸気弁の作用角及びリフト量を連続的に変更する機構を例示することができる。
【０００４】
また、このような内燃機関としては、例えば、特許文献２に記載されているように、アクセルの操作量とは独立してスロットル弁を開閉駆動可能なスロットル機構と、吸気弁の閉弁タイミングやリフト量を変更可能な可変動弁機構とを備え、内燃機関の運転状態が低負荷又は中負荷であるときにスロットル弁を高開度状態に制御するとともに、吸気弁の閉弁タイミングやリフト量を制御して吸入空気量を調整する内燃機関が知られている。
【０００５】
更に、一対のバンクを有するＶ型エンジンにおけるフェイルセーフ技術として、例えば、特許文献３に特許文献４についての説明として開示されているように、片側のバンクにおける可変バルブタイミング機構（可変動弁機構）に異常が発生した場合、正常な側の可変バルブタイミング機構におけるバルブタイミングに対して特殊制御を施す技術もある。尚、「バンク」とは、Ｖ型エンジンにおいて左右の気筒群を意味する。即ち、Ｖ型エンジンでは、複数の気筒が配列された右側のバンクと複数の気筒が配列された左側のバンクとが存在する。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−２６３０１５号公報
【特許文献２】
特開平１１−１１７７７７号公報
【特許文献３】
特開平１１−３６９０７号公報
【特許文献４】
特開平４−６３９２２号公報
【特許文献５】
特開２０００−２２７０３４号公報
【特許文献６】
特開平１１−１４１３６０号公報
【特許文献７】
特開平１０−２５９７４４号公報
【特許文献８】
特開平５−９８９１６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、バンク毎に吸気弁の可変動弁機構が設置されたＶ型エンジンにおいて、いずれか一方の機構に故障が発生した場合に前述の開弁特性を固定し、スロットル開度の調節で空気量を制御するフェイルセーフ技術をバンク毎に適用すると、バンク間で吸気量に差異が発生する。例えば、片側バンクの可変動弁機構が開き側で故障した場合、片側バンクのリフト量が他方側のバンクと比較して大きくなり、その結果、吸気量も片側バンクの方が多くなる。ここで、一般に空気量センサ（エアフローメータ或いはＡＦＭ（Ａｉｒ Ｆｌｏｗ Ｍｅｔｅｒ））は、左右両バンクに吸気経路が分岐する手前に１つだけ設置されるので、各バンク毎の吸気量を測定できない。また、一対のバンクに対して一般にスロットル弁も、吸気経路が分岐する手前に１つだけ設けられているので、各バンク毎に空気量は調節できない。その結果、例えば、吸気量は実際には多いにもかかわらず、それよりも少ない中間の吸気量に対する燃料が噴射されたりし、気筒内は理論空燃比よりも薄い（Ｌｅａｎな）状態となり、燃焼が不安定となり、失火が生じやすくなり、炭化水素（ＨＣ）の発生量が増加し、排気エミッションが悪化してしまう事態が生じ得る。
【０００８】
或いは、例えば、吸気量は実際には少ないにもかかわらず、それよりも多い平均化された中間の吸気量に対する燃料が噴射され、その結果、気筒内は理論空燃比よりも濃い（Ｒｉｃｈな）状態となり、不完全燃焼し、一酸化炭素（ＣＯ）及び炭化水素（ＨＣ）の発生量が増加し、排気エミッションが悪化し得る。
【０００９】
以上のように、Ｖ型エンジンにおけるフェイルセーフ技術によれば、フェイルセーフ時には、適正な燃料噴射を行うことが困難或いは実践上不可能となり、ドライバビリティや排気エミッションが悪化するという技術的な問題点が有る。
【００１０】
そこで本発明は、例えば上記問題点に鑑みなされたものであり、例えばＶ型エンジンのようにバンク別に可変動弁機構を複数持つ内燃機関において、少なくとも一つの可変動弁機構が故障した場合に、安全に走行或いは退避走行を実行可能な内燃機関の制御装置並びに該制御装置及び内燃機関を備えた動力出力装置を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の内燃機関の制御装置は、上記課題の解決のため、複数の気筒群を夫々有する一対のバンクを含んでなる内燃機関を制御する制御装置であって、各気筒の吸気弁に連通された吸気経路が分岐する手前に配置されたスロットル弁（例えば、電子制御スロットル弁）及び吸気量測定装置（例えば、空気量センサ（エアフローメータ））と、前記バンク毎に前記吸気弁の開弁特性（即ち例えば、リフト量若しくはリフト量及びリフト期間）を調整可能な可変動弁機構（例えば、リフト量変更機構、若しくはリフト量及び作用角変更機構）と、前記バンク毎に前記可変動弁機構における異常状態を検出する異常検出手段（例えば、リフト量検出センサ、若しくはリフト量及び作用角検出センサ）と、該異常検出手段により前記一対のバンクの一方について前記異常状態が検出された場合には、前記一対のバンクの他方についての前記可変動弁機構の前記開弁特性を前記一方のバンクについての前記開弁特性に応じて制御すると共に、前記吸気量測定装置により測定された各気筒への吸気量に基づいて前記スロットル弁の開度制御による吸気制御を行う制御手段とを備える。
【００１２】
本発明の第１の内燃機関の制御装置によれば、その動作時には、例えばＶ型エンジンのように、一対のバンクの夫々に可変動弁機構を持つ内燃機関において、スロットル弁の開度変化に伴う吸気量が吸気量測定装置で測定されつつ、アクセルに応じたスロットル弁の開度制御が行われる。そして、燃料は、吸気量測定装置の出力信号と要求されるエンジンの回転数とに応じて、噴射制御される。しかも、可変動弁機構によって、バンク毎に吸気弁の開弁特性が調整され、例えば、エンジン回転数、要求トルク或いは負荷等の運転状態に応じて、適切な開弁特性で内燃機関の運転が行われる。
【００１３】
このような動作時に、一方のバンクの可変動弁機構について異常状態が発生すると、異常検出手段によって、当該異常が検出される。ここで検出される異常とは、例えば、開き側故障や、閉じ側故障がある。
【００１４】
ここに本発明に係る「開き側故障」とは、何らかの原因によって吸気弁が通常時と比べて開く側（即ち、リフト量が最大となる側）に偏移して作動する又は該開く側に固定されてしまう故障を意味する。開き側故障には、吸気弁のリフト量が最大のまま固定され動かない場合と、最大付近で不安定に動く場合とがある。他方、「閉じ側故障」とは、何らかの原因によって吸気弁が通常時と比べて閉じる側（即ち、リフト量が最小となる側）に偏移して作動する又は該閉じる側に固定されてしまう故障を意味する。閉じ側故障には、吸気弁のリフト量が最小のまま固定され動かない場合と、最小付近で不安定に動く場合とがある。
【００１５】
異常検出手段によって、一方のバンクについて、このような開き側故障又は閉じ側故障などの異常が検出されると、制御手段によって、その異常状態に応じて他方のバンク、即ち正常なバンクの可変動弁機構の開弁特性が制御される。ここに、本願発明に係る「開弁特性」とは、吸気弁若しくは吸気弁及び排気弁のリフト量、若しくはリフト量及びリフト期間（作用角）である。例えば、異常なバンクの可変動弁機構が開き側故障であれば、正常なバンクについての可変動弁機構を開き側に固定するように制御が行われる。或いは、例えば、異常なバンクの可変動弁機構が閉じ側故障であれば、正常なバンクについての可変動弁機構を閉じ側に固定するように制御が行われる。更に、制御手段によって、吸気量測定装置により測定された各気筒への吸気量に基づいて、例えば電子制御スロットル弁等のスロットル弁の開度制御による吸気制御が行われる。そして、吸入空気量とエンジンの回転数に応じて一対のバンクにおける燃料噴射が行われる。
【００１６】
この結果、一方のバンクの可変動弁機構が故障しても、その故障度合いに応じて、他方のバンク（即ち、正常な側のバンク）の可変動弁機構の開弁特性を制御すると共に概ねスロットル弁の開度制御による吸気制御を専ら行うことで十分な退避走行が可能となる。特に、このような制御によれば、本発明の如く吸気弁に連通された吸気経路が分岐する手前に吸気量測定装置及びスロットル弁を備えている構成の内燃機関においても、十分な退避走行が可能となる。言い換えれば、一対のバンクを備え、しかも吸気経路が分岐する手前に吸気量測定装置及びスロットル弁を備える構成という、正常時に高燃費或いは高効率を図るのに適した構成を採用しつつ、異常時においても、十分な退避走行が可能となるので、本発明は実用上極めて有利である。
【００１７】
このように本発明の第１の内燃機関の制御装置によれば、例えばＶ型エンジンのようにバンク別に可変動弁機構を複数持つ内燃機関において、安全に走行或いは退避走行を実行可能となる。
【００１８】
本発明の第１の内燃機関の制御装置の一態様では、前記異常検出手段（例えば、リフト量検出センサ、若しくはリフト量及び作用角検出センサ）は、前記異常状態として、前記吸気弁が開き側故障になっているか又は閉じ側故障になっているかを検出する。
【００１９】
この態様によれば、一方のバンクに異常が発生すると、異常検出手段によって、異常が検出されたバンクの吸気弁が開き側故障になっているか又は閉じ側故障になっているかが検出される。従って、制御手段によって、異常なバンクが開き側故障にあるか閉じ側故障にあるかの別に応じた適切な制御を、正常なバンクに対して行うことが可能となる。
【００２０】
上述の開き側故障又は閉じ側故障が検出される態様では、前記異常検出手段（例えば、リフト量検出センサ、若しくはリフト量及び作用角検出センサ）により前記開き側故障が検出された場合には、前記制御手段は、前記一対のバンクの他方についての前記可変動弁機構（例えば、リフト量変更機構、若しくはリフト量及び作用角変更機構）を開き側に固定するように構成してもよい。
【００２１】
このように構成すれば、片側バンクにのみ開き側故障が検出されると、制御手段によって、正常なバンクの可変動弁機構も同じように開き側に固定され、両バンクの空気量が殆ど又は完全に同じとされる。更に、制御手段によって、吸気量測定装置により測定された各気筒への吸気量に基づいて、例えば電子制御スロットル弁等のスロットル弁の開度制御による吸気制御が行われる。この際、燃料は可変動弁機構を持たない一般のエンジンと同様に吸気量測定装置の出力信号とエンジンの回転数に応じて噴射制御される。
【００２２】
この結果、両バンクの吸気量は殆ど又は完全に同じになり、燃料は一つの吸気量測定装置の出力信号とエンジンの回転数とに応じて噴射制御されるので、正確な空燃比制御が可能となる。加えて、両バンクのリフト量が最大なので吸気量は多く、高速な退避走行が可能となる。
【００２３】
或いは、上述の開き側故障又は閉じ側故障が検出される態様では、前記異常検出手段（例えば、リフト量検出センサ、若しくはリフト量及び作用角検出センサ）により前記閉じ側故障が検出された場合には、前記制御手段は、前記一対のバンクの他方についての前記可変動弁機構（例えば、リフト量変更機構、若しくはリフト量及び作用角変更機構）を閉じ側に固定するように構成してもよい。
【００２４】
このように構成すれば、片側バンクにのみ閉じ側故障が検出されると、制御手段によって、正常なバンクの可変動弁機構も同じように閉じ側に固定され、両バンクの空気量が殆ど又は完全に同じとされる。更に、制御手段によって、吸気量測定装置により測定された各気筒への吸気量に基づいて、例えば電子制御スロットル弁等のスロットル弁の開度制御による吸気制御が行われる。燃料は可変動弁機構を持たない一般のエンジンと同様に吸気量測定装置の出力信号とエンジンの回転数に応じて噴射制御される。
【００２５】
この結果、両バンクの吸気量は殆ど又は完全に同じになり、燃料は一つの吸気量測定装置の出力信号とエンジンの回転数とに応じて噴射制御されるので、正確な空燃比制御が可能となる。但し、両バンクのリフト量が最小なので吸気量は少なく、退避走行の車速が低くなり得る。
【００２６】
本発明の第１の内燃機関の制御装置の他の態様では、前記異常検出手段（例えば、リフト量検出センサ、若しくはリフト量及び作用角検出センサ）により前記異常状態が検出されると共に前記一方のバンクに係る前記吸気弁のリフト量が検出できない場合には、前記制御手段は、前記一方のバンクについての燃料供給を停止すると共に、前記他方のバンクについての前記可変動弁機構（例えば、リフト量変更機構、若しくはリフト量及び作用角変更機構）を開き側に固定する。
【００２７】
この態様によれば、故障が発生したバンクの開弁特性が不明確なため、該バンクの燃料噴射は停止され減筒される。そして、故障が発生したバンクとは関係なく、正常なバンクの可変動弁機構は開き側に固定され、正常なバンクのみで退避走行が実施される。そして、スロットル弁のスロットル開度の調節で空気量は制御される。しかし、左右バンクの吸気量は異なっているため、吸気量測定装置の出力信号は不正確であるので、燃料は吸気量測定装置によらない例えばα−Ｎ制御方式で噴射制御される。ここに、「α−Ｎ制御方式」とは、スロットル開度（α）とエンジンの回転数（Ｎ）とをパラメータとして燃料噴射量を決める制御方式のことである。
【００２８】
この結果、故障が発生したバンクにおいて、燃料噴射は停止されるので失火する可能性は殆ど又は全く少ない。一方、正常なバンクにおいても、α−Ｎ制御方式で燃料噴射量は制御されるので、失火する可能性は殆ど又は全く少なく、更にリフト量が最大なので吸気量は多く、高速な退避走行が可能となる。
【００２９】
本発明の第１の内燃機関の制御装置の他の態様では、前記異常検出手段（例えば、リフト量検出センサ、若しくはリフト量及び作用角検出センサ）により前記異常状態が検出された場合には、前記制御手段は、前記一方のバンクについての燃料供給を停止すると共に、前記他方のバンクについての前記可変動弁機構（例えば、リフト量変更機構、若しくはリフト量及び作用角変更機構）を開き側に固定する。
【００３０】
この態様によれば、故障が発生したバンクの燃料噴射は停止され減筒される。そして、故障が発生したバンクとは関係なく、正常なバンクの可変動弁機構は開き側に固定され、正常なバンクのみで退避走行が実施される。そして、スロットル弁のスロットル開度の調節で空気量は制御される。しかし、左右バンクの吸気量は異なっているため、吸気量測定装置の出力信号は不正確であるので、燃料は吸気量測定装置によらない例えばα−Ｎ制御方式で噴射制御される。
【００３１】
この結果、故障が発生したバンクにおいて、燃料噴射は停止されるので失火する可能性は殆ど又は全く少ない。一方、正常なバンクにおいても、α−Ｎ制御方式で燃料噴射量は制御されるので、失火する可能性は殆ど又は全く少なく、更にリフト量が最大なので吸気量は多く、高速な退避走行が可能となる。
【００３２】
本発明の第２の内燃機関の制御装置は、上記課題の解決のため、複数の気筒群を夫々有する一対のバンクを含んでなる内燃機関を制御する制御装置であって、各気筒の吸気弁に連通された吸気経路が分岐する手前に配置されたスロットル弁（例えば、電子制御スロットル弁）及び吸気量測定装置（例えば、空気量センサ（エアフローメータ））と、前記バンク毎に前記吸気弁の開弁特性（即ち、リフト量若しくはリフト量及びリフト期間）を調整可能な可変動弁機構（例えば、リフト量変更機構、若しくはリフト量及び作用角変更機構）と、前記バンク毎に前記可変動弁機構における異常状態を検出する異常検出手段（例えば、リフト量検出センサ、若しくはリフト量及び作用角検出センサ）と、該異常検出手段により前記一対のバンクの両方について前記異常状態が検出された場合には、前記吸気量測定装置により測定された各気筒への吸気量に基づいて前記スロットル弁の開度制御による吸気制御を行う制御手段とを備える。
【００３３】
本発明の第２の内燃機関の制御装置によれば、その動作時には、例えばＶ型エンジンのように、一対のバンクの夫々に可変動弁機構を持つ内燃機関において、スロットル弁の開度変化に伴う吸気量が吸気量測定装置で測定されつつ、アクセルに応じたスロットル弁の開度制御が行われる。そして、燃料は、吸気量測定装置の出力信号と要求されるエンジンの回転数とに応じて、噴射制御される。しかも、可変動弁機構によって、バンク毎に吸気弁の開弁特性が調整され、例えば、エンジン回転数、要求トルク或いは負荷等の運転状態に応じて、適切な開弁特性で内燃機関の運転が行われる。
【００３４】
このような動作時に、両方のバンクの可変動弁機構について異常状態が発生すると、異常検出手段によって、当該異常が検出される。ここで検出される異常とは、例えば、開き側故障や、閉じ側故障がある。
【００３５】
異常検出手段によって、両方のバンクについて、このような開き側故障又は閉じ側故障などの異常が検出されると、制御手段によって、吸気量測定装置により測定された各気筒への吸気量に基づいて、例えば電子制御スロットル弁等のスロットル弁の開度制御による吸気制御が行われる。そして、吸入空気量とエンジンの回転数に応じて一対のバンクにおける燃料噴射が行われる。
【００３６】
この結果、概ねスロットル弁の開度制御による吸気制御を専ら行うことで十分な退避走行が可能となる。特に、このような制御によれば、本発明の如く吸気弁に連通された吸気経路が分岐する手前に吸気量測定装置及びスロットル弁を備えている構成の内燃機関においても、十分な退避走行が可能となる。言い換えれば、一対のバンクを備え、しかも吸気経路が分岐する手前に吸気量測定装置及びスロットル弁を備える構成という、正常時に高燃費或いは高効率を図るのに適した構成を採用しつつ、異常時においても、十分な退避走行が可能となるので、本発明は実用上極めて有利である。
【００３７】
このように本発明の第２の内燃機関の制御装置によれば、例えばＶ型エンジンのようにバンク別に可変動弁機構を複数持つ内燃機関において、安全に走行或いは退避走行を実行可能となる。
【００３８】
本発明の第１又は第２の内燃機関の制御装置の他の態様では、前記制御手段は、前記開弁特性（即ち例えば、リフト量若しくはリフト量及びリフト期間）として、前記吸気弁のリフト量を制御する。
【００３９】
この態様によれば、吸気弁のバルブリフト量は、開き（最大）側又は閉じ（最小）側に制御される。
【００４０】
従って、制御手段によって、バンク別の可変動弁機構毎に、リフト量を開き（最大）側又は閉じ（最小）側に制御することで、バンク毎の吸気量を最大から最小までの調節が可能となる。
【００４１】
本発明の第１又は第２の内燃機関の制御装置の他の態様では、前記制御手段は、前記開弁特性（即ち例えば、リフト量若しくはリフト量及びリフト期間）として、前記吸気弁のリフト量に加えて又は代えて、前記吸気弁のリフト期間を制御する。
【００４２】
この態様によれば、吸気弁のバルブリフト量に加えて又は代えて、リフト期間（即ち、作用角）は進角側又は遅角側に制御される。
【００４３】
従って、制御手段によって、バンク別の可変動弁機構毎に、リフト量に加えて又は代えて、リフト期間を進角側又は遅角側に制御することで、バンク毎の燃焼効率を高める調節が可能となる。
【００４４】
本発明の動力出力装置は、上記課題の解決のため、上述した本発明の内燃機関の制御装置と前記内燃機関とを備える。
【００４５】
本発明の動力出力装置によれば、上述した本発明の内燃機関の制御装置と該内燃機関とを備えているので、Ｖ型エンジンのように、一対のバンクの夫々に可変動弁機構を持つ内燃機関において、一対のバンクの一方又は両方の可変動弁機構について異常状態が検出された場合には、その異常状態に応じて一対のバンクの可変動弁機構の開弁特性が制御される。スロットル弁のスロットル開度の調節で空気量は制御される。そして、吸入空気量とエンジンの回転数に応じて一対のバンクの燃料噴射が制御される。
【００４６】
この結果、一対のバンクの一方又は両方の可変動弁機構が故障しても、その故障度合いに応じて、一対のバンクの可変動弁機構の開弁特性及び燃料噴射を制御することで十分な退避走行が可能となる。
【００４７】
このように本発明の動力出力装置によれば、例えばＶ型エンジンのようにバンク別に可変動弁機構を複数持つ内燃機関とを備えた動力出力装置において、安全に走行或いは退避走行を実行可能となる。
【００４８】
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施の形態から明らかにされよう。
【００４９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る内燃機関の制御装置の具体的な実施の形態について図面に基づいて説明する。ここに、図１は、本発明を適用する内燃機関のシステム概要を示す図式的断面図である。尚、本実施形態では、内燃機関は、自動車などの車両に搭載される内燃機関であり、ガソリンを燃料とする４ストローク・サイクルの水冷式ガソリンエンジンからなり、左右バンクを有する所謂Ｖ型エンジンとして構築されている。
【００５０】
図１において、内燃機関１００は、複数の気筒１１０、吸気弁１１１、排気弁１１２、燃焼室１１３、吸気ポート１２０、燃料噴射弁１２１、サージタンク１３０、吸気管１４０、電子制御スロットル弁１５０、スロットルポジションセンサ１５１、エアフローメータ１６０、第１可変動弁機構１７０、リフト量変更機構１７１、リフト量検出センサ１７２、第２可変動弁機構１８０及び排気ポート１９０を備えている。
【００５１】
吸気系において、吸入される空気は、図示しない外気を取り込むためのエアダクトから、エアフローメータ１６０、電子制御スロットル弁１５０を経由して吸気管１４０内を流れ、サージタンク１３０において左右のバンクへ分岐される。そして吸気ポート１２０及び吸気弁１１１を介して、気筒１１０内の燃焼室１１３へ吸気される。
【００５２】
他方で、排気系において、排気される空気は、気筒１１０内の燃焼室１１３から排気弁１１２及び排気ポート１９０を経由して、図示しない排気管、排気浄化触媒及びマフラーから排気される。
【００５３】
複数の気筒１１０は、左右バンク毎に、例えば４個、６個など、一列に配列された形で設けられている。そして、左右バンクには、同数の気筒１１０が対をなすように対称配置されている。
【００５４】
吸気弁１１１と排気弁１１２とは、各気筒１１０の上部において燃焼室１１３に接続されて設けられている。
【００５５】
吸気ポート１２０は、混合気や空気を燃焼室１１３に吸入するための孔である。その寸法及び形状はエンジンの吸入効率に大きな影響を与える。吸気ポート１２０内には、燃料噴射弁１２１が取り付けられ、その噴孔が気筒１１０へ向かっている。燃料噴射弁１２１は、図示しない燃料ポンプと接続されている。
【００５６】
サージタンク１３０は、吸気脈動が生じないように、吸気ポート１２０と吸気管１４０との間に設けられているタンクである。
【００５７】
吸気管１４０は、図示しない外気を取り込むためのエアダクトとサージタンク１３０を接続するものである。
【００５８】
電子制御スロットル弁１５０は、吸気管１４０内に設けられ、該吸気管１４０内を流れる空気の流量を調節する。
【００５９】
スロットルポジションセンサ１５１は、電子制御スロットル弁１５０に取り付けられている。スロットルポジションセンサ１５１は、電子制御スロットル弁１５０の開度に対応した電気信号を出力する。
【００６０】
エアフローメータ１６０は、吸気管１４０において、電子制御スロットル弁１５０より上流に設けられ、該吸気管１４０内を流れる空気量に対応した電気信号を出力する。
【００６１】
第１可変動弁機構１７０及び第２可変動弁機構１８０は、左右両バンクに夫々設けられている。
【００６２】
リフト量変更機構１７１は第１可変動弁機構１７０及び第２可変動弁機構１８０ごとに設けられている。そして、吸気弁１１１のリフト量を変更する。但し、本実施形態では、リフト量変更機構１７１は、リフト量と共にリフト期間（作用角）を変更する。
【００６３】
リフト量変更機構１７１としては、周知の機構を用いることができる。例えば、揺動カムを用いて吸気弁１１１のリフト量及びリフト期間（作用角）を連続的に変更する機構を例示することができる。この場合、同一バンクに属する複数の気筒１１０については、同一機構でリフト量及びリフト期間（作用角）を変更する機構でもよいし、これらの気筒１１０のリフト量及びリフト期間（作用角）を別々に変更する機構でもよい。
【００６４】
リフト量検出センサ１７２は、リフト量変更機構１７１に取り付けられ、吸気弁１１１のリフト量及び作用角を検出する。
【００６５】
排気ポート１９０は、各気筒１１０と図示しない排気管、排気浄化触媒及びマフラーとを接続する。
【００６６】
次に、図２及び図３を参照して、内燃機関１００の運転状態を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）２００について述べる。ここに、図２は、ＥＣＵ２００と、これに対して各種検出信号やパラメータを入力する各種センサと、ＥＣＵ２００により制御される各種弁、駆動機構等とを示す概念図である。また、図３は、それら各種センサや各種弁等の内燃機関１００における配置と共に示す図式的ブロック図である。
【００６７】
図２において、ＥＣＵ２００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭなどから構成された算術論理演算回路からなる。ＥＣＵ２００には、前述したスロットルポジションセンサ１５１とリフト量検出センサ１７２とエアフローメータ１６０とに加え、内燃機関１００に取り付けられた図示しない水温センサ等のその他のセンサとが電気配線を介して接続されている。
【００６８】
更に、ＥＣＵ２００には、電子制御スロットル弁１５０、リフト量変更機構１７１、燃料噴射弁１２１及びその他のアクチュエータが電気配線を介して接続されている。
【００６９】
ＥＣＵ２００は、これら各種センサの出力信号を、予め設定されたプログラムに対する入力パラメータとして所定種類の各種制御信号を生成し、これらによって、電子制御スロットル弁１５０、リフト量変更機構１７１及び燃料噴射弁１２１を制御する。
【００７０】
次に図３は、ＥＣＵ２００により制御される各種センサや各種弁等の内燃機関１００における配置と共に示す図式的ブロック図である。尚、図３においては、図１及び図２と同様の構成要素には同様の参照符号を付し、それらの説明については適宜省略する。
【００７１】
図３において、吸気系において、吸入される空気は、外気を取り込むためのエアダクト１６５から、エアフローメータ１６０、電子制御スロットル弁１５０を経由して吸気管１４０内を流れ、サージタンク１３０において左右のバンクへ分岐される。そして図示しない吸気ポート及び吸気弁１１１を介して、気筒１１０内の図示しない燃焼室へ吸気される。
【００７２】
他方で、排気系において、排気される空気は、気筒１１０内の図示しない燃焼室から排気弁１１２及び図示しない排気ポートを経由して、排気管１９５、図示しない排気浄化触媒及びマフラーから排気される。
【００７３】
ＥＣＵ２００には、前述したスロットルポジションセンサ１５１とリフト量検出センサ１７２とエアフローメータ１６０とアクセルポジションセンサ２２０とに加え、内燃機関１００に取り付けられた図示しない水温センサ等のその他のセンサと、内燃機関１００が搭載された車両の室内に配置された表示装置２１０とが電気配線を介して接続されている。
【００７４】
アクセルポジションセンサ２２０は、内燃機関１００を搭載した車両の室内において、ドライバー（運転者）によって踏み込まれる図示しないアクセルペダルの操作量（アクセル開度）に対応した電気信号を出力する。
【００７５】
更に、ＥＣＵ２００には、電子制御スロットル弁１５０、リフト量変更機構１７１、燃料噴射弁１２１及びその他のアクチュエータが電気配線を介して接続されている。
【００７６】
ＥＣＵ２００は、これら各種センサの出力信号を、予め設定されたプログラムに対する入力パラメータとして所定種類の各種制御信号を生成し、これらによって、電子制御スロットル弁１５０、リフト量変更機構１７１、燃料噴射弁１２１及び表示装置２１０を制御する。
【００７７】
本実施形態では特に、内燃機関１００の制御装置の一例を構成するＥＣＵ２００は、以下に説明するように、左右両バンクに夫々属する第１可変動弁機構１７０又は第２可変動弁機構１８０に異常が発生した場合には、異常の態様に応じて異なるフェイル処理を実行するように構成されている。
【００７８】
以下、図４から図１０を参照して、本実施形態におけるＥＣＵ２００により制御されるフェイル処理について述べる。
【００７９】
先ず図４を参照して、本実施形態に係るバルブリフト量の制御の基本原理について説明する。ここに、図４（Ａ）は、第１可変動弁機構１７０のバルブリフト量を増大させる場合におけるクランク軸に対するバルブリフト量を示す特性図であり、図４（Ｂ）は、第２可変動弁機構１８０のバルブリフト量を減少させる場合におけるクランク軸に対するバルブリフト量を示す特性図である。尚、図中、クランク軸上におけるＴＤＣ及びＢＤＣは、上死点及び下死点を夫々示す。
【００８０】
先ず、図４（Ａ）に示すように、第１可変動弁機構１７０におけるバルブリフト量が小さい場合には、ＥＣＵ２００による制御下で、ＴＤＣ後に、太線矢印のようにＢＤＣに向けてバルブリフト量を増大させる。この際、バルブリフト期間或いは位相（吸気タイミング）についても変化させてもよい。これによって、吸気量を増大させることが可能となり、内燃機関１００の出力不足時における出力増大を実行できる。
【００８１】
他方、図４（Ｂ）に示すように、第２可変動弁機構１８０におけるバルブリフト量が大きい場合には、ＥＣＵ２００による制御下で、ＴＤＣ後に、太線矢印のようにＢＤＣに向けてバルブリフト量を減少させる。この際、バルブリフト期間或いは位相（吸気タイミング）についても変化させてもよい。これによって、吸気量を減少させることが可能となり、内燃機関１００の出力過剰時における出力抑制を実行できる。
【００８２】
例えば、バンク別の可変動弁機構に異常が発生する場合としては、（１）両バンク共に同じ開き（最大）側故障又は閉じ（最小）側故障が発生する場合、（２）片側バンクに閉じ（最小）側故障が発生し他方バンクに開き（最大）側故障が発生する場合、（３）片側バンクにのみ開き（最大）側故障が発生する場合、（４）片側バンクにのみ閉じ（最小）側故障が発生する場合、（５）片側バンクにのみ故障が発生しているという判定は出来るが開き側あるいは閉じ側あるいはその中間なのかが判定できない場合などが考えられる。以下、これらの各場合（１）〜（５）のフェイル処理について順番に説明する。
【００８３】
尚、「開き側故障」とは、吸気弁１１１が、その開き側（最大側）に偏って動作するものであり、開いた状態で吸気弁１１１が完全に動かない場合と、開いた状態付近で吸気弁１１１が不安定に動く場合との両者を含む。これに対し、「閉じ側故障」とは、吸気弁１１１が、その閉じ側（最小側）に偏って動作するものであり、閉じた状態で吸気弁１１１が完全に動かない場合と、吸気弁１１１が閉じた状態付近で不安定に動く場合との両者を含む。
【００８４】
（１）両バンク共に同じ開き（最大）側故障又は閉じ（最小）側故障が発生した場合のフェイル処理（図５参照）：
両バンク共に開き側故障又は閉じ側故障である状態が検出されると、両バンクの空気量は殆ど又は完全に同じになるので、ＥＣＵ２００による制御下で、スロットル開度の調節で空気量を制御する。この場合、第１可変動弁機構１７０及び第２可変動弁機構１８０に対して制御は行わない。燃料は可変動弁機構を持たない一般のエンジンと同様に空気量センサ（エアフローメータ）１６０とエンジンの回転数に応じて噴射制御される。
【００８５】
但し、両バンク共に閉じ側故障の場合、リフト量が最小なので空気量が少なく、退避走行の車速が低くなり得る。
【００８６】
（２）片側バンクに閉じ（最小）側故障が発生し他方バンクに開き（最大）側故障が発生した場合のフェイル処理（図６参照）：
片側バンクに閉じ側故障が発生し他方バンクに開き側故障が発生した状態が検出されると、ＥＣＵ２００による制御下で、閉じ側故障が発生したバンクの燃料噴射を停止し減筒し、開き側故障が発生したバンクのみでスロットル開度の調節で空気量を制御する。燃料は空気量センサ（エアフローメータ）１６０によらない例えばα−Ｎ制御方式で噴射制御される。ここに、「α−Ｎ制御方式」とは、スロットル開度（α）とエンジンの回転数（Ｎ）とをパラメータとして燃料噴射量を決める制御方式のことである。
【００８７】
この場合、左右バンクの空気量が異なり空気量センサ（エアフローメータ）１６０の出力信号は不正確であるが、閉じ側故障の発生したバンクの燃料を停止するので失火する可能性は殆ど又は全く少なく、開き側故障の発生したバンクもα−Ｎ制御方式で燃料噴射量を制御されるので、失火する可能性は殆ど又は全く少なく、かつ十分な空気量が得られ高い退避走行性能が得られる。
【００８８】
（３）片側バンクにのみ開き（最大）側故障が発生した場合のフェイル処理（図７参照）：
片側バンクにのみ開き側故障が発生した状態が検出されると、ＥＣＵ２００による制御下で、正常な可変動弁機構も同じように開き側に固定され、両バンクの空気量は殆ど又は完全に同じとされて、スロットル開度の調節で空気量は制御される。燃料は可変動弁機構を持たない一般のエンジンと同様に空気量センサ（エアフローメータ）１６０とエンジンの回転数に応じて噴射制御される。
【００８９】
（４）片側バンクにのみ閉じ（最小）側故障が発生した場合のフェイル処理（図８及び図９参照）：
片側バンクにのみ閉じ側故障が発生した場合のフェイル処理には故障が発生したバンクを減筒する第１のフェイル処理方式と、故障が発生したバンクを減筒しない第２のフェイル処理方式が考えられる。
【００９０】
即ち、先ず図８に示すように、故障が発生したバンクを減筒する第１のフェイル処理方式では、片側バンクにのみ閉じ側故障が発生した状態が検出されると、ＥＣＵ２００による制御下で、故障が発生したバンクの燃料噴射は停止され減筒され、正常なバンクの可変動弁機構のリフト量は最大付近に固定され、スロットル開度の調節で空気量は制御される。燃料は空気量センサ（エアフローメータ）１６０によらない例えばα−Ｎ制御方式で噴射制御される。この場合、左右バンクの空気量が異なり空気量センサ（エアフローメータ）１６０の出力信号は不正確であるが、故障が発生したバンクの燃料を停止するので失火する可能性は殆ど又は全く少なく、正常なバンクの各気筒もα−Ｎ制御方式で噴射量は制御されるので、失火する可能性は殆ど又は全く少なく、かつ十分な空気量が得られ高い退避走行性能が得られる。
【００９１】
他方、図９に示すように、故障が発生したバンクを減筒しない第２のフェイル処理方式では、片側バンクにのみ閉じ側故障が発生した状態が検出されると、ＥＣＵ２００による制御下で、正常なバンクの可変動弁機構も同じように閉じ側に固定され、両バンクの空気量は殆ど又は完全に同じとされてスロットル開度の調節で空気量は制御される。燃料は可変動弁機構を持たない一般のエンジンと同様に空気量センサ（エアフローメータ）１６０とエンジンの回転数に応じて噴射制御される。但し、リフト量が最小なので空気量が少なく、退避走行の車速が低くなり得る。
【００９２】
（５）片側バンクにのみ故障が発生しているという判定は出来るが開き（最大）側あるいは閉じ（最小）側あるいはその中間なのかが判定できない場合のフェイル処理（図１０参照）：
このように判定できない状態が検出されると、ＥＣＵ２００による制御下で、故障が発生したバンクのリフト量が不明なため正常なバンクの可変動弁機構に対して不用意な制御は行わずに、前述の故障が発生したバンクを減筒する第１のフェイル処理方式（図８参照）と同様の処理を行う。
【００９３】
以下、図１１を参照して、本実施形態におけるフェイル処理について更に詳細に説明する。ここに、図１１は、フェイル処理ルーチンを示すフローチャート図である。このフェイル処理ルーチンは、予めＥＣＵ２００のＲＯＭに記憶されているルーチンであり、内燃機関１００の動作中に定期的又は不定期的に、主にＥＣＵ２００によって実行されるルーチンである。
【００９４】
図１１において先ず、ＥＣＵ２００によって、バンク別の第１可変動弁機構１７０又は第２可変動弁機構１８０に故障が発生しているか否かが判定される（ステップＳ１０１）。このような判定は、例えば、図２及び図３を参照して説明したリフト量検出センサ１７２等の検出信号に基づきＥＣＵ２００において実行される。ここで、故障が検出されれば（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、更に、左右両バンクとも故障なのかが判定される（ステップＳ１０２）。ここで、左右両バンクとも故障であると（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、両バンクともに同じ開き（最大）側又は閉じ（最小）側故障であるか否かが更に判定される（ステップＳ１０３）。ここで、両バンクともに同じ開き（最大）側又は閉じ（最小）側故障である場合は（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、前述した図５の説明で述べたように、第１可変動弁機構１７０及び第２可変動弁機構１８０に対して制御は行わないで、（両バンクの空気量は殆ど又は完全に同じになるので）スロットル開度の調節によって空気量が制御される（ステップＳ１０４）。
【００９５】
続いて、燃料は、可変動弁機構を持たない一般のエンジンと同様に空気量センサ（エアフローメータ）１６０とエンジンの回転数に応じて噴射制御される（ステップＳ１０５）。
【００９６】
他方、ステップＳ１０３の判定の結果、片側バンクが閉じ（最小）側故障であり、他方側が開き（最大）側故障である場合は（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、前述した図６の説明で述べたように、閉じ側故障が発生したバンクの燃料噴射が停止され、減筒が実行される（ステップＳ１０６）。
【００９７】
続いて、開き側故障が発生したバンクのみでスロットル開度の調節によって空気量が制御され（ステップＳ１０７）、更に、燃料は空気量センサ（エアフローメータ）１６０によらない例えばα−Ｎ制御方式によって噴射制御される（ステップＳ１０８）。
【００９８】
他方、ステップＳ１０２の判定の結果、片側バンクのみの故障である場合は（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、更に、片側バンクの故障が開き（最大）側故障であるか否かが判定される（ステップＳ１０９）。ここで片側バンクの故障が開き（最大）側故障である場合は（ステップＳ１０９：Ｙｅｓ）、前述した図７の説明で述べたように、正常側の可変動弁機構も同じように開き側に固定される（ステップＳ１１０）。
【００９９】
続いて、両バンクの空気量は殆ど又は完全に同じにされスロットル開度の調節によって空気量が制御され（ステップＳ１１１）、更に、燃料は可変動弁機構を持たない一般のエンジンと同様に空気量センサ（エアフローメータ）１６０とエンジンの回転数に応じて噴射制御される（ステップＳ１１２）。
【０１００】
他方、ステップＳ１０９の判定の結果、片側バンクの故障が開き（最大）側故障でない場合は（ステップＳ１０９：Ｎｏ）、更に、片側バンクの故障が閉じ（最小）側故障であるか否かが判定される（ステップＳ１１３）。ここで片側バンクの故障が閉じ（最小）側故障である場合は（ステップＳ１１３：Ｙｅｓ）、故障が発生したバンクを減筒する第１のフェイル処理方式又は故障が発生したバンクを減筒しない第２のフェイル処理方式が実行される。
【０１０１】
故障が発生したバンクを減筒する第１のフェイル処理方式が実行された場合、前述した図８の説明で述べたように、閉じ側故障が発生したバンクの燃料噴射が停止され、減筒が実行される（ステップＳ１１４）。
【０１０２】
続いて、正常側の可変動弁機構は開き側に固定され（ステップＳ１１５）、更に、スロットル開度の調節によって空気量が制御され（ステップＳ１１６）、更に、燃料は空気量センサ（エアフローメータ）１６０によらない例えばα−Ｎ制御方式によって噴射制御される（ステップＳ１１７）。
【０１０３】
他方、故障が発生したバンクを減筒しない第２のフェイル処理方式が実行された場合、前述した図９の説明で述べたように、正常な可変動弁機構も同じように閉じ側に固定される（ステップＳ１１８）。
【０１０４】
続いて、（両バンクの空気量は殆ど又は完全に同じになるので）スロットル開度の調節によって空気量が制御され（ステップＳ１１９）、更に、燃料は、可変動弁機構を持たない一般のエンジンと同様に空気量センサ（エアフローメータ）１６０とエンジンの回転数とに応じて噴射制御される（ステップＳ１２０）。
【０１０５】
他方、ステップＳ１１３の判定の結果、片側バンクの故障が閉じ（最小）側故障でない場合、即ち片側バンクにのみ故障が発生しているという判定は出来るが開き（最大）側あるいは閉じ（最小）側あるいはその中間なのかが判定できない場合は（ステップＳ１１３：Ｎｏ）、前述した図１０の説明で述べたように、故障しているバンクのリフト量が不明なため不用意な制御は行わずに、前述の故障が発生したバンクを減筒する第１のフェイル処理方式、即ちステップＳ１１４からステップＳ１１７と同様の処理を行う。
【０１０６】
このようにＥＣＵ２００が図１１に示すようなフェイル処理ルーチンを実行することにより、バンク毎の可変動弁機構に異常が発生した場合であっても、内燃機関１００の運転を継続させることが可能となり、内燃機関１００を搭載した車両が退避走行することが可能となる。更に、ＥＣＵ２００は、退避走行時における内燃機関１００のドライバビリティー及び排気エミッションの悪化を最小限に抑制することが可能となる。
【０１０７】
本発明は、上述した実施例に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴なう内燃機関の制御装置並びに該制御装置及び内燃機関を備えた動力出力装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【０１０８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、例えばＶ型エンジンのようにバンク別に可変動弁機構を複数持つ内燃機関において、少なくとも一つの可変動弁機構が故障した場合に、安全に走行或いは退避走行を実行可能な内燃機関の制御装置並びに該制御装置及び内燃機関を備えた動力出力装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る内燃機関のシステム概要を示す図式的断面図である。
【図２】本発明の実施例に係る内燃機関の運転状態を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）と、これに対して各種検出信号やパラメータを入力する各種センサと、ＥＣＵにより制御される各種弁、駆動機構等とを示す概念図である。
【図３】本発明の実施例に係る内燃機関におけるＥＣＵや各種センサや各種弁等の配置を示す図式的ブロック図である。
【図４】本発明の実施例に係る第１可変動弁機構及び第２可変動弁機構のクランク軸に対するバルブリフト量を示す特性図である。
【図５】本発明の実施例に係る両バンク共に同じ開き（最大）側故障又は閉じ（最小）側故障が発生する態様に応じたフェイル処理を示す特性図である。
【図６】本発明の実施例に係る片側バンクに閉じ（最小）側故障が発生し他方バンクに開き（最大）側故障が発生する態様に応じたフェイル処理を示す特性図である。
【図７】本発明の実施例に係る片側バンクにのみ開き（最大）側故障が発生する態様に応じたフェイル処理を示す特性図である。
【図８】本発明の実施例に係る片側バンクにのみ閉じ（最小）側故障が発生する態様に応じた第一の方式のフェイル処理を示す特性図である。
【図９】本発明の実施例に係る片側バンクにのみ閉じ（最小）側故障が発生する態様に応じた第二の方式のフェイル処理を示す特性図である。
【図１０】本発明の実施例に係る片側バンクにのみ故障が発生しているという判定は出来るが開き側あるいは閉じ側あるいはその中間なのかが判定できない態様を示す特性図である。
【図１１】本発明の実施例に係るフェイル処理ルーチンを示すフローチャート図である。
【符号の説明】
１００ 内燃機関
１１０ 気筒
１１１ 吸気弁
１１２ 排気弁
１１３ 燃焼室
１２０ 吸気ポート
１２１ 燃料噴射弁
１３０ サージタンク
１４０ 吸気管
１５０ 電子制御スロットル弁
１５１ スロットルポジションセンサ
１６０ エアフローメータ
１６５ エアダクト
１７０ 第１可変動弁機構
１７１ リフト量変更機構
１７２ リフト量検出センサ
１８０ 第２可変動弁機構
１９０ 排気ポート
１９５ 排気管
２００ ＥＣＵ
２１０ 表示装置
２２０ アクセルポジションセンサ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention belongs to the technical field of an internal combustion engine mounted on an automobile or the like, and more specifically, executes a fail-safe process in an internal combustion engine that controls an intake air amount using, for example, a variable valve mechanism and a throttle mechanism. For the internal combustion engine and a power output device provided with such a control device and the internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
In recent years, as an internal combustion engine mounted on an automobile or the like, at least one of an electronically controlled throttle mechanism that drives an opening and closing of a throttle valve by an actuator and an opening and closing timing or a working angle and a lift amount that are opening characteristics of an intake valve and an exhaust valve. An internal combustion engine provided with a variable valve mechanism that can change one of them is under development.
[0003]
As a mechanism for changing the operating angle in the valve opening characteristics, for example, as described in Patent Document 1, a mechanism for continuously changing the operating angle and the lift amount of the intake valve using a swing cam is exemplified. can do.
[0004]
Further, as such an internal combustion engine, for example, as described in Patent Document 2, a throttle mechanism capable of opening and closing a throttle valve independently of an operation amount of an accelerator, a closing timing of an intake valve, A variable valve mechanism that can change the lift amount, controls the throttle valve to a high opening state when the operation state of the internal combustion engine is low load or medium load, and closes the intake valve and changes the lift amount. There is known an internal combustion engine that controls the intake air amount by controlling the intake air amount.
[0005]
Further, as a fail-safe technique in a V-type engine having a pair of banks, for example, as disclosed in Patent Document 3 as an explanation of Patent Document 4, a variable valve timing mechanism (variable valve mechanism) in one bank is disclosed. There is also a technique for performing special control on the valve timing of the normal variable valve timing mechanism when an abnormality occurs in the variable valve timing mechanism. The term "bank" refers to a group of left and right cylinders in a V-type engine. That is, in the V-type engine, there are a right bank in which a plurality of cylinders are arranged and a left bank in which a plurality of cylinders are arranged.
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2001-263015 A
[Patent Document 2]
JP-A-11-117777
[Patent Document 3]
JP-A-11-36907
[Patent Document 4]
JP-A-4-63922
[Patent Document 5]
JP 2000-227034 A
[Patent Document 6]
JP-A-11-141360
[Patent Document 7]
JP-A-10-259744
[Patent Document 8]
JP-A-5-98916
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of a V-type engine in which a variable valve operating mechanism of an intake valve is installed for each bank, if one of the mechanisms fails, the aforementioned valve opening characteristics are fixed, and the air amount is adjusted by adjusting the throttle opening. Is applied to each bank, a difference occurs in the intake air amount between the banks. For example, if the variable valve mechanism of one bank fails on the open side, the lift amount of one bank is larger than that of the other bank, and as a result, the intake volume of the one bank is also larger. Here, in general, only one air flow sensor (air flow meter or AFM (Air Flow Meter)) is installed in the left and right banks before the intake path branches off, so that the intake air amount in each bank cannot be measured. Further, since only one throttle valve is generally provided for a pair of banks before the intake path branches, the air amount cannot be adjusted for each bank. As a result, for example, although the intake air amount is actually large, fuel for an intermediate intake air amount smaller than that is injected, or the inside of the cylinder becomes thinner (lean) than the stoichiometric air-fuel ratio, and combustion occurs. Becomes unstable, misfiring easily occurs, the amount of generation of hydrocarbons (HC) increases, and exhaust emissions may deteriorate.
[0008]
Alternatively, for example, even though the intake air amount is actually small, fuel is injected for a larger averaged intermediate intake air amount, so that the inside of the cylinder is richer than the stoichiometric air-fuel ratio (Rich). State, incomplete combustion, the amount of generated carbon monoxide (CO) and hydrocarbons (HC) increases, and exhaust emissions may deteriorate.
[0009]
As described above, according to the fail-safe technique in the V-type engine, it is difficult or practically impossible to perform proper fuel injection at the time of fail-safe, and the drivability and exhaust emission deteriorate. There is.
[0010]
Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, for example, in an internal combustion engine having a plurality of variable valve mechanisms for each bank, such as a V-type engine, when at least one variable valve mechanism has failed, An object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can safely run or retreat, and a power output device including the control device and the internal combustion engine.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
A first control device for an internal combustion engine according to the present invention is a control device for controlling an internal combustion engine including a pair of banks each having a plurality of cylinder groups, in order to solve the above-mentioned problem. A throttle valve (for example, an electronically controlled throttle valve) and an intake air amount measuring device (for example, an air flow sensor (air flow meter)) arranged before a branch of the intake passage communicated with the intake passage; A variable valve mechanism (eg, a lift amount changing mechanism or a lift amount and operating angle changing mechanism) capable of adjusting a valve opening characteristic (ie, a lift amount or a lift amount and a lift period); Abnormality detecting means for detecting an abnormal state of the valve mechanism (for example, a lift amount detecting sensor or a lift amount and operating angle detecting sensor); When the abnormal state is detected for one of the banks, the valve opening characteristic of the variable valve mechanism for the other of the pair of banks is controlled according to the valve opening characteristic of the one bank, Control means for performing intake control by controlling the opening of the throttle valve based on the intake air amount to each cylinder measured by the intake air amount measuring device.
[0012]
According to the first control apparatus for an internal combustion engine of the present invention, during operation, in an internal combustion engine having a variable valve mechanism in each of a pair of banks, such as a V-type engine, the opening degree of the throttle valve changes. While the accompanying intake air amount is measured by the intake air amount measurement device, the opening control of the throttle valve according to the accelerator is performed. Fuel injection is controlled in accordance with the output signal of the intake air amount measuring device and the required engine speed. In addition, the valve opening characteristics of the intake valves are adjusted for each bank by the variable valve operating mechanism. For example, the operation of the internal combustion engine can be performed with appropriate valve opening characteristics according to the operating conditions such as the engine speed, the required torque, and the load. Done.
[0013]
During such an operation, if an abnormal state occurs in the variable valve mechanism of one bank, the abnormality is detected by the abnormality detecting means. The abnormalities detected here include, for example, an open-side failure and a close-side failure.
[0014]
Here, the "opening side failure" according to the present invention means that the intake valve is deviated to an opening side (that is, a side where the lift amount is maximum) or operates on the opening side as compared with a normal state due to some cause. It means a failure that is fixed. The open-side failure includes a case where the lift amount of the intake valve is fixed at the maximum and does not move, and a case where the intake valve moves unstable near the maximum. On the other hand, the "close-side failure" means that the intake valve is shifted to the closed side (that is, the side where the lift amount is minimized) as compared with the normal state and operates or is fixed to the closed side for some reason. Means failure. The closing side failure includes a case where the lift amount of the intake valve is fixed at the minimum and does not move, and a case where the intake valve moves unstable near the minimum.
[0015]
When an abnormality such as an open side failure or a close side failure is detected in one bank by the abnormality detection means, the control means controls the other bank, that is, the variable operation of the normal bank, according to the abnormality state. The valve opening characteristics of the valve mechanism are controlled. Here, the "valve opening characteristic" according to the present invention is the lift amount of the intake valve or the intake valve and the exhaust valve, or the lift amount and the lift period (operating angle). For example, if the variable valve mechanism of the abnormal bank is on the open side, control is performed so that the variable valve mechanism of the normal bank is fixed on the open side. Alternatively, for example, if the variable valve mechanism of the abnormal bank is a failure on the closing side, control is performed so that the variable valve mechanism of the normal bank is fixed to the closing side. Further, based on the intake air amount to each cylinder measured by the intake air amount measurement device, the intake air control by controlling the opening degree of a throttle valve such as an electronically controlled throttle valve is performed by the control means. Then, fuel injection is performed in a pair of banks according to the intake air amount and the engine speed.
[0016]
As a result, even if the variable valve mechanism of one bank fails, the valve opening characteristics of the variable valve mechanism of the other bank (that is, the bank on the normal side) are controlled according to the degree of the failure, and generally, By performing the intake control exclusively by controlling the opening of the throttle valve, sufficient limp-home running becomes possible. In particular, according to such control, even in an internal combustion engine having an intake air amount measuring device and a throttle valve before the intake path communicated with the intake valve branches off as in the present invention, sufficient limp-home running can be achieved. It becomes possible. In other words, while adopting a configuration that includes a pair of banks and further includes an intake air amount measurement device and a throttle valve before the intake path branches off, a configuration suitable for achieving high fuel efficiency or high efficiency during normal operation, Therefore, the present invention is extremely advantageous in practical use since sufficient limp-home running becomes possible.
[0017]
As described above, according to the first control apparatus for an internal combustion engine of the present invention, it is possible to safely run or retreat in an internal combustion engine having a plurality of variable valve mechanisms for each bank, such as a V-type engine.
[0018]
In one aspect of the first control apparatus for an internal combustion engine of the present invention, the abnormality detecting means (for example, a lift amount detection sensor or a lift amount and operating angle detection sensor) sets the intake valve to the open side as the abnormal state. It detects whether a failure has occurred or a closing failure has occurred.
[0019]
According to this aspect, when an abnormality occurs in one of the banks, the abnormality detection means detects whether the intake valve of the bank in which the abnormality has been detected has an open-side failure or a close-side failure. Therefore, the control means can perform appropriate control on the normal bank depending on whether the abnormal bank has an open-side failure or a closed-side failure.
[0020]
In the aspect in which the opening-side failure or the closing-side failure is detected, when the opening-side failure is detected by the abnormality detection unit (for example, the lift amount detection sensor or the lift amount and operating angle detection sensor), The control means may be configured to fix the variable valve mechanism (for example, a lift amount changing mechanism or a lift amount and operating angle changing mechanism) for the other of the pair of banks to the open side.
[0021]
With this configuration, when an open-side failure is detected in only one bank, the variable valve mechanism of the normal bank is similarly fixed to the open side by the control means, and the air amount of both banks is almost or They are exactly the same. Further, based on the intake air amount to each cylinder measured by the intake air amount measurement device, the intake air control by controlling the opening degree of a throttle valve such as an electronically controlled throttle valve is performed by the control means. At this time, the injection of the fuel is controlled in accordance with the output signal of the intake air amount measuring device and the engine speed, similarly to a general engine having no variable valve mechanism.
[0022]
As a result, the intake air amounts of both banks are almost or completely the same, and the fuel is injected according to the output signal of one intake air amount measurement device and the engine speed, so that accurate air-fuel ratio control is possible. It becomes. In addition, since the lift amount of both banks is maximum, the amount of intake air is large, and high-speed evacuation traveling is possible.
[0023]
Alternatively, in the aspect in which the opening-side failure or the closing-side failure is detected, when the abnormality detection unit (for example, the lift amount detection sensor or the lift amount and operating angle detection sensor) detects the close-side failure, The control means may be configured to fix the variable valve mechanism (for example, a lift amount changing mechanism or a lift amount and operating angle changing mechanism) for the other of the pair of banks to a closing side. .
[0024]
With this configuration, when the closing failure is detected in only one bank, the variable valve mechanism of the normal bank is similarly fixed to the closing side by the control means, and the air amount of both banks is almost or It is completely the same. Further, based on the intake air amount to each cylinder measured by the intake air amount measurement device, the intake air control by controlling the opening degree of a throttle valve such as an electronically controlled throttle valve is performed by the control means. Injection of fuel is controlled in accordance with the output signal of the intake air amount measuring device and the number of revolutions of the engine, similarly to a general engine having no variable valve mechanism.
[0025]
As a result, the intake air amounts of both banks are almost or completely the same, and the fuel is injected according to the output signal of one intake air amount measurement device and the engine speed, so that accurate air-fuel ratio control is possible. It becomes. However, since the lift amount of both banks is minimum, the intake air amount is small, and the vehicle speed of the limp-home running may be low.
[0026]
In another aspect of the first control device for an internal combustion engine of the present invention, the abnormal state is detected by the abnormality detecting means (for example, a lift amount detection sensor or a lift amount and operating angle detection sensor), and the one of the one and the other is detected. If the lift amount of the intake valve for the bank cannot be detected, the control means stops the fuel supply to the one bank and sets the variable valve mechanism (for example, the lift amount) for the other bank. Change mechanism or lift amount and operating angle change mechanism) on the opening side.
[0027]
According to this aspect, since the valve opening characteristics of the failed bank are unclear, the fuel injection of the bank is stopped and the number of cylinders is reduced. Then, irrespective of the bank in which the failure occurred, the variable valve mechanism of the normal bank is fixed to the open side, and the limp-home running is performed only in the normal bank. The air amount is controlled by adjusting the throttle opening of the throttle valve. However, since the intake amounts of the left and right banks are different, the output signal of the intake amount measuring device is inaccurate. Therefore, the fuel is controlled by, for example, the α-N control method independent of the intake amount measuring device. Here, the “α-N control method” is a control method that determines the fuel injection amount using the throttle opening (α) and the engine speed (N) as parameters.
[0028]
As a result, in the bank where the failure has occurred, the fuel injection is stopped, so that there is little or no possibility of a misfire. On the other hand, even in a normal bank, the fuel injection amount is controlled by the α-N control method, so there is little or no possibility of misfiring, and since the lift amount is the maximum, the intake amount is large and high-speed evacuation traveling is possible. It becomes.
[0029]
In another aspect of the first control apparatus for an internal combustion engine of the present invention, when the abnormal state is detected by the abnormality detecting means (for example, a lift amount detection sensor or a lift amount and operating angle detection sensor), The control means stops the fuel supply to the one bank and opens the variable valve mechanism (for example, the lift amount changing mechanism or the lift amount and operating angle changing mechanism) for the other bank to the open side. Fix it.
[0030]
According to this aspect, the fuel injection of the failed bank is stopped and the number of cylinders is reduced. Then, irrespective of the bank in which the failure occurred, the variable valve mechanism of the normal bank is fixed to the open side, and the limp-home running is performed only in the normal bank. The air amount is controlled by adjusting the throttle opening of the throttle valve. However, since the intake amounts of the left and right banks are different, the output signal of the intake amount measuring device is inaccurate. Therefore, the fuel is controlled by, for example, the α-N control method independent of the intake amount measuring device.
[0031]
As a result, in the bank where the failure has occurred, the fuel injection is stopped, so that there is little or no possibility of a misfire. On the other hand, even in a normal bank, the fuel injection amount is controlled by the α-N control method, so there is little or no possibility of misfiring, and since the lift amount is the maximum, the intake amount is large and high-speed evacuation traveling is possible. It becomes.
[0032]
A second control device for an internal combustion engine according to the present invention is a control device for controlling an internal combustion engine including a pair of banks each having a plurality of cylinder groups, wherein an intake valve of each cylinder is provided. A throttle valve (for example, an electronically controlled throttle valve) and an intake air amount measuring device (for example, an air flow sensor (air flow meter)) arranged before a branch of the intake passage communicated with the intake passage; A variable valve mechanism (for example, a lift amount changing mechanism or a lift amount and operating angle changing mechanism) capable of adjusting a valve opening characteristic (that is, a lift amount or a lift amount and a lift period); and the variable valve mechanism for each bank. Abnormality detecting means (for example, a lift amount detection sensor or a lift amount and operating angle detection sensor) for detecting an abnormal state in the mechanism; When the abnormal state is detected for, and control means for performing an intake control by opening control of the throttle valve based on the intake air amount for each cylinder is measured by the intake air quantity measuring device.
[0033]
According to the second control apparatus for an internal combustion engine of the present invention, during operation, in an internal combustion engine having a variable valve mechanism in each of a pair of banks, such as a V-type engine, the opening degree of the throttle valve changes. While the accompanying intake air amount is measured by the intake air amount measurement device, the opening control of the throttle valve according to the accelerator is performed. Fuel injection is controlled in accordance with the output signal of the intake air amount measuring device and the required engine speed. In addition, the valve opening characteristics of the intake valves are adjusted for each bank by the variable valve operating mechanism. For example, the operation of the internal combustion engine can be performed with appropriate valve opening characteristics according to the operating conditions such as the engine speed, the required torque, and the load. Done.
[0034]
If an abnormal state occurs in the variable valve mechanisms of both banks during such an operation, the abnormality is detected by the abnormality detecting means. The abnormalities detected here include, for example, an open-side failure and a close-side failure.
[0035]
When an abnormality such as an open-side failure or a close-side failure is detected for both banks by the abnormality detection unit, the control unit performs control based on the intake air amount to each cylinder measured by the intake air amount measurement device. For example, intake control is performed by controlling the opening of a throttle valve such as an electronically controlled throttle valve. Then, fuel injection is performed in a pair of banks according to the intake air amount and the engine speed.
[0036]
As a result, sufficient limp-home running becomes possible by performing intake control exclusively by controlling the opening of the throttle valve. In particular, according to such control, even in an internal combustion engine having an intake air amount measuring device and a throttle valve before the intake path communicated with the intake valve branches off as in the present invention, sufficient limp-home running can be achieved. It becomes possible. In other words, while adopting a configuration that includes a pair of banks and further includes an intake air amount measurement device and a throttle valve before the intake path branches off, a configuration suitable for achieving high fuel efficiency or high efficiency during normal operation, Therefore, the present invention is extremely advantageous in practical use since sufficient limp-home running becomes possible.
[0037]
As described above, according to the second control apparatus for an internal combustion engine of the present invention, it is possible to safely run or retreat in an internal combustion engine having a plurality of variable valve mechanisms for each bank, such as a V-type engine.
[0038]
In another aspect of the first or second control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the control means may include a lift amount of the intake valve as the valve opening characteristic (that is, a lift amount or a lift amount and a lift period). Control.
[0039]
According to this aspect, the valve lift of the intake valve is controlled to be open (maximum) or closed (minimum).
[0040]
Therefore, by controlling the lift amount to the open (maximum) side or the closed (minimum) side for each variable valve mechanism for each bank by the control means, the intake amount for each bank can be adjusted from the maximum to the minimum. It becomes.
[0041]
In another aspect of the first or second control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the control means may include a lift amount of the intake valve as the valve opening characteristic (that is, a lift amount or a lift amount and a lift period). In addition to or instead of, the lift period of the intake valve is controlled.
[0042]
According to this aspect, in addition to or instead of the valve lift amount of the intake valve, the lift period (that is, the operating angle) is controlled to be advanced or retarded.
[0043]
Therefore, the control means controls the lift period to the advance side or the retard side in addition to or instead of the lift amount for each bank-specific variable valve mechanism, thereby increasing the combustion efficiency for each bank. It becomes possible.
[0044]
A power output device of the present invention includes the above-described control device for an internal combustion engine of the present invention and the internal combustion engine in order to solve the above problems.
[0045]
According to the power output device of the present invention, since the above-described control device for an internal combustion engine of the present invention and the internal combustion engine are provided, each of the pair of banks has a variable valve operating mechanism like a V-type engine. In the internal combustion engine, when an abnormal state is detected for one or both of the variable valve mechanisms of the pair of banks, the valve opening characteristics of the variable valve mechanisms of the pair of banks are controlled according to the abnormal state. The air amount is controlled by adjusting the throttle opening of the throttle valve. Then, the fuel injection of the pair of banks is controlled according to the intake air amount and the engine speed.
[0046]
As a result, even if one or both of the variable valve mechanisms of the pair of banks fails, it is sufficient to control the valve opening characteristics and the fuel injection of the variable valve mechanisms of the pair of banks in accordance with the degree of the failure. Evacuation traveling becomes possible.
[0047]
As described above, according to the power output device of the present invention, it is possible to safely run or retreat in a power output device including, for example, a V-type engine and an internal combustion engine having a plurality of variable valve mechanisms for each bank. Become.
[0048]
The operation and other advantages of the present invention will become more apparent from the embodiments explained below.
[0049]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a specific embodiment of a control device for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to the drawings. Here, FIG. 1 is a schematic sectional view showing an outline of a system of an internal combustion engine to which the present invention is applied. In the present embodiment, the internal combustion engine is an internal combustion engine mounted on a vehicle such as an automobile, and is a so-called V-type engine having a left-right bank and a four-stroke cycle water-cooled gasoline engine using gasoline as fuel. Have been built.
[0050]
In FIG. 1, an internal combustion engine 100 includes a plurality of cylinders 110, an intake valve 111, an exhaust valve 112, a combustion chamber 113, an intake port 120, a fuel injection valve 121, a surge tank 130, an intake pipe 140, an electronic control throttle valve 150, a throttle. It includes a position sensor 151, an air flow meter 160, a first variable valve mechanism 170, a lift amount changing mechanism 171, a lift amount detection sensor 172, a second variable valve mechanism 180, and an exhaust port 190.
[0051]
In the intake system, the intake air flows through an intake pipe 140 from an air duct (not shown) for taking in outside air, via an air flow meter 160 and an electronic control throttle valve 150, and is branched into left and right banks in a surge tank 130. You. Then, the air is sucked into the combustion chamber 113 in the cylinder 110 via the intake port 120 and the intake valve 111.
[0052]
On the other hand, in the exhaust system, air to be exhausted is exhausted from a combustion chamber 113 in the cylinder 110 via an exhaust valve 112 and an exhaust port 190 from an exhaust pipe, an exhaust purification catalyst, and a muffler (not shown).
[0053]
The plurality of cylinders 110 are provided in a row, for example, four or six, for each left and right bank. In the left and right banks, the same number of cylinders 110 are symmetrically arranged so as to form a pair.
[0054]
The intake valve 111 and the exhaust valve 112 are connected to the combustion chamber 113 at the upper part of each cylinder 110 and provided.
[0055]
The intake port 120 is a hole for sucking an air-fuel mixture or air into the combustion chamber 113. Its size and shape have a great influence on the intake efficiency of the engine. A fuel injection valve 121 is mounted in the intake port 120, and its injection hole faces the cylinder 110. The fuel injection valve 121 is connected to a fuel pump (not shown).
[0056]
The surge tank 130 is a tank provided between the intake port 120 and the intake pipe 140 so that intake pulsation does not occur.
[0057]
The intake pipe 140 connects an air duct (not shown) for taking in outside air and the surge tank 130.
[0058]
The electronic control throttle valve 150 is provided in the intake pipe 140 and adjusts the flow rate of air flowing through the intake pipe 140.
[0059]
The throttle position sensor 151 is attached to the electronically controlled throttle valve 150. The throttle position sensor 151 outputs an electric signal corresponding to the opening of the electronically controlled throttle valve 150.
[0060]
The air flow meter 160 is provided in the intake pipe 140 upstream of the electronic control throttle valve 150 and outputs an electric signal corresponding to the amount of air flowing through the intake pipe 140.
[0061]
The first variable valve mechanism 170 and the second variable valve mechanism 180 are provided in both left and right banks, respectively.
[0062]
The lift amount changing mechanism 171 is provided for each of the first variable valve mechanism 170 and the second variable valve mechanism 180. Then, the lift amount of the intake valve 111 is changed. However, in the present embodiment, the lift amount changing mechanism 171 changes the lift period (operating angle) together with the lift amount.
[0063]
A known mechanism can be used as the lift amount changing mechanism 171. For example, a mechanism for continuously changing the lift amount and the lift period (operating angle) of the intake valve 111 using a swing cam can be exemplified. In this case, for a plurality of cylinders 110 belonging to the same bank, a mechanism that changes the lift amount and the lift period (duration) with the same mechanism may be used, or the lift amount and the lift period (duration angle) of these cylinders 110 may be different. It may be a mechanism for changing to.
[0064]
The lift amount detection sensor 172 is attached to the lift amount change mechanism 171 and detects the lift amount and the operating angle of the intake valve 111.
[0065]
The exhaust port 190 connects each cylinder 110 to an exhaust pipe (not shown), an exhaust purification catalyst, and a muffler.
[0066]
Next, an electronic control unit (ECU: Electronic Control Unit) 200 for controlling the operating state of the internal combustion engine 100 will be described with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. 2 is a conceptual diagram showing the ECU 200, various sensors for inputting various detection signals and parameters thereto, various valves controlled by the ECU 200, a driving mechanism, and the like. FIG. 3 is a schematic block diagram showing the arrangement of the various sensors and various valves in the internal combustion engine 100.
[0067]
In FIG. 2, the ECU 200 includes an arithmetic and logic operation circuit including a CPU, a ROM, a RAM, a backup RAM, and the like. In addition to the above-described throttle position sensor 151, lift amount detection sensor 172, and air flow meter 160, other sensors such as a water temperature sensor (not shown) attached to the internal combustion engine 100 are connected to the ECU 200 via electric wiring. I have.
[0068]
Further, the ECU 200 is connected with an electronic control throttle valve 150, a lift amount changing mechanism 171, a fuel injection valve 121, and other actuators via electric wiring.
[0069]
The ECU 200 generates various kinds of control signals of predetermined types as output parameters of these various sensors as input parameters for a preset program, thereby controlling the electronic control throttle valve 150, the lift amount changing mechanism 171 and the fuel injection valve 121. Control.
[0070]
Next, FIG. 3 is a schematic block diagram showing an arrangement of various sensors and various valves controlled by the ECU 200 in the internal combustion engine 100. In FIG. 3, the same components as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate.
[0071]
In FIG. 3, in the intake system, the intake air flows through an intake duct 140 from an air duct 165 for taking in outside air, via an air flow meter 160 and an electronic control throttle valve 150, and left and right banks in a surge tank 130. Branched to Then, the air is sucked into a combustion chamber (not shown) in the cylinder 110 via an intake port (not shown) and an intake valve 111.
[0072]
On the other hand, in the exhaust system, air to be exhausted is exhausted from a combustion chamber (not shown) in the cylinder 110 via an exhaust valve 112 and an exhaust port (not shown) through an exhaust pipe 195, an exhaust purification catalyst (not shown), and a muffler. .
[0073]
The ECU 200 includes, in addition to the throttle position sensor 151, the lift amount detection sensor 172, the air flow meter 160, and the accelerator position sensor 220, other sensors such as a water temperature sensor (not shown) attached to the internal combustion engine 100, Is connected via electrical wiring to a display device 210 disposed in the cabin of the vehicle on which the is mounted.
[0074]
The accelerator position sensor 220 outputs an electric signal corresponding to an operation amount (accelerator opening) of an accelerator pedal (not shown) depressed by a driver (driver) in a vehicle equipped with the internal combustion engine 100.
[0075]
Further, the ECU 200 is connected with an electronic control throttle valve 150, a lift amount changing mechanism 171, a fuel injection valve 121, and other actuators via electric wiring.
[0076]
The ECU 200 generates various types of control signals of predetermined types as output parameters of these various sensors as input parameters for a preset program, and thereby, the electronic control throttle valve 150, the lift amount changing mechanism 171, the fuel injection valve 121, and the like. The display device 210 is controlled.
[0077]
In this embodiment, in particular, the ECU 200 constituting an example of the control device of the internal combustion engine 100 has an abnormality in the first variable valve mechanism 170 or the second variable valve mechanism 180 belonging to both the left and right banks, as described below. Is configured to execute a different fail process depending on the mode of the abnormality.
[0078]
Hereinafter, a fail process controlled by the ECU 200 in the present embodiment will be described with reference to FIGS.
[0079]
First, the basic principle of control of the valve lift amount according to the present embodiment will be described with reference to FIG. Here, FIG. 4A is a characteristic diagram showing the valve lift amount with respect to the crankshaft when the valve lift amount of the first variable valve mechanism 170 is increased, and FIG. FIG. 10 is a characteristic diagram illustrating a valve lift amount with respect to a crankshaft when the valve lift amount of the valve mechanism 180 is reduced. In the drawing, TDC and BDC on the crankshaft indicate a top dead center and a bottom dead center, respectively.
[0080]
First, as shown in FIG. 4A, when the valve lift amount of the first variable valve mechanism 170 is small, the valve lift amount is increased toward BDC as indicated by a thick arrow after TDC under the control of the ECU 200. Increase. At this time, the valve lift period or phase (intake timing) may be changed. As a result, the intake air amount can be increased, and the output can be increased when the output of the internal combustion engine 100 is insufficient.
[0081]
On the other hand, as shown in FIG. 4B, when the valve lift amount in the second variable valve mechanism 180 is large, the valve lift amount is increased toward BDC as indicated by a thick arrow after TDC under the control of the ECU 200. Decrease. At this time, the valve lift period or phase (intake timing) may be changed. As a result, the amount of intake air can be reduced, and output suppression when the output of the internal combustion engine 100 is excessive can be executed.
[0082]
For example, when an abnormality occurs in the variable valve mechanism for each bank, (1) when the same open (maximum) side failure or the same closed (minimum) side failure occurs in both banks, (2) one bank closes (3) When an open (maximum) side fault occurs in the other bank and a (maximum) side fault occurs in the other bank, (3) When an open (maximum) side fault occurs in only one bank, (4) Closed only in one bank (minimum) If the side failure occurs, (5) it may be possible to determine that a failure has occurred in only one bank but not to determine whether it is on the open side, on the closed side, or in the middle. Hereinafter, the fail processing in each of these cases (1) to (5) will be described in order.
[0083]
Note that “open side failure” means that the intake valve 111 operates biased toward its open side (maximum side). The case where the intake valve 111 does not move completely in the open state and the case where the intake valve 111 is near the open state And the case where the intake valve 111 moves unstable. On the other hand, the "closed side failure" means that the intake valve 111 operates biased toward its closed side (minimum side). When the intake valve 111 does not move completely in the closed state, 111 and unstable movement near the closed state.
[0084]
(1) Fail processing when the same open (maximum) side failure or closed (minimum) side failure occurs in both banks (see FIG. 5):
When the state of the open side failure or the close side failure in both banks is detected, the air amount in both banks becomes almost or completely the same, so that the air amount is controlled by adjusting the throttle opening under the control of the ECU 200. I do. In this case, no control is performed on the first variable valve mechanism 170 and the second variable valve mechanism 180. Injection of fuel is controlled in accordance with an air amount sensor (air flow meter) 160 and the number of revolutions of the engine, similarly to a general engine having no variable valve mechanism.
[0085]
However, when both banks have a failure on the closing side, the amount of air is small because the lift amount is minimum, and the vehicle speed of the limp-home running may be low.
[0086]
(2) Fail processing when a closed (minimum) side fault occurs in one bank and an open (maximum) side fault occurs in the other bank (see FIG. 6):
When it is detected that a closed-side failure has occurred in one bank and an open-side failure has occurred in the other bank, under the control of the ECU 200, the fuel injection of the bank in which the closed-side failure has occurred is stopped and the number of cylinders is reduced. The air amount is controlled by adjusting the throttle opening only in the bank where the failure occurred. Injection of the fuel is controlled by, for example, an α-N control method without using the air amount sensor (air flow meter) 160. Here, the “α-N control method” is a control method that determines the fuel injection amount using the throttle opening (α) and the engine speed (N) as parameters.
[0087]
In this case, the air amount of the left and right banks is different and the output signal of the air amount sensor (air flow meter) 160 is inaccurate, but the fuel in the bank in which the closing failure has occurred is stopped, so that the possibility of misfiring is little or no. Since the fuel injection amount is also controlled by the α-N control method for the bank in which the opening failure has occurred, there is little or no possibility of misfiring, a sufficient amount of air is obtained, and high evacuation traveling performance is obtained.
[0088]
(3) Fail processing when an open (maximum) side failure occurs in only one bank (see FIG. 7):
When a state where an open-side failure has occurred in only one bank is detected, a normal variable valve mechanism is similarly fixed to the open side under the control of the ECU 200, and the air amount of both banks is almost or completely the same. The air amount is controlled by adjusting the throttle opening. Injection of fuel is controlled in accordance with an air amount sensor (air flow meter) 160 and the number of revolutions of the engine, similarly to a general engine having no variable valve mechanism.
[0089]
(4) Fail processing when a closed (minimum) side failure occurs in only one bank (see FIGS. 8 and 9):
The fail processing when the closed failure occurs in only one bank is considered to include a first fail processing method for reducing the number of failed banks and a second fail processing method for reducing the number of failed banks. Can be
[0090]
That is, first, as shown in FIG. 8, in the first fail processing method for reducing the number of cylinders in which a failure has occurred, when a state in which a closing failure has occurred in only one bank is detected, under the control of the ECU 200, The fuel injection of the failed bank is stopped and the number of cylinders is reduced, the lift amount of the variable valve mechanism of the normal bank is fixed near the maximum, and the air amount is controlled by adjusting the throttle opening. Injection of the fuel is controlled by, for example, an α-N control method without using the air amount sensor (air flow meter) 160. In this case, the air amount of the left and right banks is different and the output signal of the air amount sensor (air flow meter) 160 is inaccurate. Since the injection amount of each cylinder of the small bank is also controlled by the α-N control method, the possibility of misfiring is little or no, and a sufficient amount of air is obtained, so that high limp-home running performance is obtained.
[0091]
On the other hand, as shown in FIG. 9, in the second fail processing method that does not reduce the number of cylinders in which a failure has occurred, if a state in which a closing failure has occurred in only one bank is detected, the normal failure is performed under the control of the ECU 200. Similarly, the variable valve mechanism of each bank is fixed to the closed side, and the air amount of both banks is almost or completely the same, and the air amount is controlled by adjusting the throttle opening. Injection of fuel is controlled in accordance with an air amount sensor (air flow meter) 160 and the number of revolutions of the engine, similarly to a general engine having no variable valve mechanism. However, since the lift amount is minimum, the air amount is small, and the vehicle speed of the evacuation traveling may be low.
[0092]
(5) Fail processing when it is possible to determine that a failure has occurred in only one bank but cannot determine whether it is the open (maximum) side, the closed (minimum) side, or the middle (see FIG. 10):
When such a state that cannot be determined is detected, under the control of the ECU 200, the careless control is not performed on the variable valve mechanism of the normal bank because the lift amount of the failed bank is unknown. The same processing as in the first fail processing method (see FIG. 8) for reducing the number of banks in which the failure has occurred is performed.
[0093]
Hereinafter, the fail processing in the present embodiment will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 11 is a flowchart showing the fail processing routine. This fail processing routine is a routine stored in the ROM of the ECU 200 in advance, and is a routine mainly executed by the ECU 200 periodically or irregularly during the operation of the internal combustion engine 100.
[0094]
11, first, the ECU 200 determines whether a failure has occurred in the first variable valve mechanism 170 or the second variable valve mechanism 180 for each bank (step S101). Such a determination is performed in the ECU 200 based on, for example, a detection signal from the lift amount detection sensor 172 described with reference to FIGS. 2 and 3. Here, if a failure is detected (Step S101: Yes), it is further determined whether both the left and right banks have a failure (Step S102). Here, if both the left and right banks are faulty (step S102: Yes), it is further determined whether or not both banks have the same open (maximum) side or closed (minimum) side fault (step S103). Here, when both banks have the same open (maximum) side or closed (minimum) side failure (step S103: Yes), as described in the above-described description of FIG. The control of the second variable valve mechanism 180 is not performed, but the air amount is controlled by adjusting the throttle opening (since the air amounts of both banks are almost or completely the same) (step S104).
[0095]
Subsequently, the injection of the fuel is controlled in accordance with the air amount sensor (air flow meter) 160 and the rotation speed of the engine as in a general engine having no variable valve mechanism (step S105).
[0096]
On the other hand, as a result of the determination in step S103, when one bank is a closed (minimum) side fault and the other bank is an open (maximum) side fault (step S103: No), as described in the above description of FIG. Next, the fuel injection of the bank in which the close-side failure has occurred is stopped, and the number of cylinders is reduced (step S106).
[0097]
Subsequently, the air amount is controlled by adjusting the throttle opening only in the bank in which the opening-side failure has occurred (step S107), and the fuel is further controlled by, for example, the α-N control method without using the air amount sensor (air flow meter) 160. Injection control is performed (step S108).
[0098]
On the other hand, if the result of determination in step S102 is that only one bank has a fault (step S102: No), it is further determined whether the fault in one bank is an open (maximum) fault (step S109). ). Here, if the failure of one bank is the open (maximum) failure (step S109: Yes), the variable valve mechanism on the normal side is similarly opened on the open side as described in the description of FIG. It is fixed (step S110).
[0099]
Subsequently, the air amount of both banks is made almost or completely the same, and the air amount is controlled by adjusting the throttle opening (step S111). Further, the fuel is supplied to the air similarly to a general engine having no variable valve mechanism. Injection control is performed in accordance with the amount sensor (air flow meter) 160 and the engine speed (step S112).
[0100]
On the other hand, as a result of the determination in step S109, when the failure of one bank is not the open (maximum) failure (step S109: No), it is further determined whether the failure of the one bank is the closed (minimum) failure. Is performed (step S113). Here, if the failure of one bank is the closed (minimum) failure (step S113: Yes), the first fail processing method for reducing the bank in which the failure has occurred or the first fail processing method in which the bank in which the failure has occurred is not reduced. The second fail processing method is executed.
[0101]
When the first fail processing method for reducing the number of cylinders in which a failure has occurred is executed, as described in the description of FIG. 8, the fuel injection of the bank in which the close failure has occurred is stopped, and the number of reduced cylinders is reduced. The process is executed (Step S114).
[0102]
Subsequently, the variable valve mechanism on the normal side is fixed to the open side (step S115), the air amount is controlled by adjusting the throttle opening (step S116), and the fuel is an air amount sensor (air flow meter). The injection is controlled by, for example, the α-N control method instead of the control method 160 (step S117).
[0103]
On the other hand, when the second fail processing method that does not reduce the number of the failed banks is performed, the normal variable valve mechanism is similarly fixed to the closed side as described in the description of FIG. (Step S118).
[0104]
Subsequently, the air amount is controlled by adjusting the throttle opening (since the air amounts in both banks are almost or completely the same) (step S119), and the fuel is supplied to a general engine without a variable valve mechanism. Similarly, the injection is controlled in accordance with the air amount sensor (air flow meter) 160 and the engine speed (step S120).
[0105]
On the other hand, as a result of the determination in step S113, if the failure of one bank is not the closed (minimum) side failure, that is, it can be determined that a failure has occurred only in one bank, but the open (maximum) side or closed (minimum) side Alternatively, if it is not possible to determine whether it is in the middle (step S113: No), as described in the description of FIG. 10, the lift amount of the failed bank is unknown, so that careless control is not performed. The first fail processing method for reducing the number of banks in which the above-described failure has occurred, that is, processing similar to steps S114 to S117 is performed.
[0106]
As described above, the ECU 200 executes the fail processing routine as shown in FIG. 11, so that the operation of the internal combustion engine 100 can be continued even when an abnormality occurs in the variable valve mechanism for each bank. Thus, the vehicle equipped with the internal combustion engine 100 can perform limp-home operation. Further, the ECU 200 can minimize the deterioration of the drivability and the exhaust emission of the internal combustion engine 100 during the limp-home operation.
[0107]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed within a scope not contrary to the gist or idea of the invention which can be read from the claims and the entire specification, and an internal combustion engine accompanied by such a change And a power output device including the control device and the internal combustion engine are also included in the technical scope of the present invention.
[0108]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, in an internal combustion engine having a plurality of variable valve mechanisms for each bank, such as a V-type engine, when at least one variable valve mechanism fails, the vehicle can be safely driven. Alternatively, a control device for an internal combustion engine capable of executing limp-home running and a power output device including the control device and the internal combustion engine can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an outline of a system of an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an electronic control unit (ECU) for controlling the operating state of the internal combustion engine according to the embodiment of the present invention, various sensors for inputting various detection signals and parameters thereto, and an ECU. FIG. 2 is a conceptual diagram showing various valves, a driving mechanism, and the like controlled by the control unit.
FIG. 3 is a schematic block diagram showing an arrangement of an ECU, various sensors, various valves, and the like in the internal combustion engine according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a valve lift amount with respect to a crankshaft of a first variable valve mechanism and a second variable valve mechanism according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a characteristic diagram showing a fail process according to a mode in which the same open (maximum) side fault or closed (minimum) side fault occurs in both banks according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a characteristic diagram showing a fail process according to a mode in which a closed (minimum) side fault occurs in one bank and an open (maximum) side fault occurs in the other bank according to the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a characteristic diagram illustrating a fail process according to a mode in which an open (maximum) side failure occurs in only one bank according to the embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a characteristic diagram illustrating fail processing of the first method according to a mode in which a closed (minimum) side failure occurs in only one bank according to the embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a characteristic diagram showing a second type of fail processing according to a mode in which a closed (minimum) side failure occurs in only one bank according to the embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a characteristic diagram showing a mode in which it is possible to determine that a failure has occurred in only one bank but not to determine whether it is an open side, a closed side, or an intermediate state, according to the embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a flowchart illustrating a fail processing routine according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
100 internal combustion engine
110 cylinder
111 intake valve
112 exhaust valve
113 Combustion chamber
120 intake port
121 fuel injection valve
130 surge tank
140 intake pipe
150 Electronic control throttle valve
151 Throttle position sensor
160 air flow meter
165 air duct
170 1st variable valve mechanism
171 Lift amount change mechanism
172 Lift amount detection sensor
180 Second variable valve mechanism
190 Exhaust port
195 exhaust pipe
200 ECU
210 Display device
220 Accelerator position sensor

Claims (10)

複数の気筒群を夫々有する一対のバンクを含んでなる内燃機関を制御する制御装置であって、
各気筒の吸気弁に連通された吸気経路が分岐する手前に配置されたスロットル弁及び吸気量測定装置と、
前記バンク毎に前記吸気弁の開弁特性を調整可能な可変動弁機構と、
前記バンク毎に前記可変動弁機構における異常状態を検出する異常検出手段と、
該異常検出手段により前記一対のバンクの一方について前記異常状態が検出された場合には、前記一対のバンクの他方についての前記可変動弁機構の前記開弁特性を前記一方のバンクについての前記開弁特性に応じて制御すると共に、前記吸気量測定装置により測定された各気筒への吸気量に基づいて前記スロットル弁の開度制御による吸気制御を行う制御手段と
を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。A control device for controlling an internal combustion engine including a pair of banks each having a plurality of cylinder groups,
A throttle valve and an intake air amount measurement device arranged before a branch of an intake path communicated with an intake valve of each cylinder;
A variable valve mechanism capable of adjusting a valve opening characteristic of the intake valve for each bank;
Abnormality detecting means for detecting an abnormal state in the variable valve mechanism for each bank,
When the abnormality detecting means detects the abnormal state in one of the pair of banks, the valve opening characteristic of the variable valve mechanism for the other of the pair of banks is changed to the open state for the one of the banks. Control means for controlling according to valve characteristics and performing intake control by controlling the opening degree of the throttle valve based on the intake air amount to each cylinder measured by the intake air amount measuring device. Control device for internal combustion engine. 前記異常検出手段は、前記異常状態として、前記吸気弁が開き側故障になっているか又は閉じ側故障になっているかを検出することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。2. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the abnormality detection unit detects whether the intake valve has an open-side failure or a close-side failure as the abnormal state. 3. 前記異常検出手段により前記開き側故障が検出された場合には、前記制御手段は、前記一対のバンクの他方についての前記可変動弁機構を開き側に固定することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。3. The control device according to claim 2, wherein when the abnormality detection unit detects the failure on the opening side, the control unit fixes the variable valve mechanism for the other of the pair of banks to the opening side. A control device for an internal combustion engine according to claim 1. 前記異常検出手段により前記閉じ側故障が検出された場合には、前記制御手段は、前記一対のバンクの他方についての前記可変動弁機構を閉じ側に固定することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。3. The control device according to claim 2, wherein when the abnormality detecting unit detects the closing-side failure, the control unit fixes the variable valve mechanism for the other of the pair of banks to the closing side. A control device for an internal combustion engine according to claim 1. 前記異常検出手段により前記異常状態が検出されると共に前記一方のバンクに係る前記吸気弁の開弁特性の状態量が検出できない場合には、前記制御手段は、前記一方のバンクについての燃料供給を停止すると共に、前記他方のバンクについての前記可変動弁機構を開き側に固定することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。When the abnormal state is detected by the abnormality detecting means and the state quantity of the valve opening characteristic of the intake valve related to the one bank cannot be detected, the control means controls the fuel supply to the one bank. The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, wherein the variable valve mechanism for the other bank is fixed to an open side while being stopped. 前記異常検出手段により前記異常状態が検出された場合には、前記制御手段は、前記一方のバンクについての燃料供給を停止すると共に、前記他方のバンクについての前記可変動弁機構を開き側に固定することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。When the abnormal state is detected by the abnormality detecting unit, the control unit stops fuel supply to the one bank and fixes the variable valve mechanism for the other bank to an open side. The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5, wherein: 複数の気筒群を夫々有する一対のバンクを含んでなる内燃機関を制御する制御装置であって、
各気筒の吸気弁に連通された吸気経路が分岐する手前に配置されたスロットル弁及び吸気量測定装置と、
前記バンク毎に前記吸気弁の開弁特性を調整可能な可変動弁機構と、
前記バンク毎に前記可変動弁機構における異常状態を検出する異常検出手段と、
該異常検出手段により前記一対のバンクの両方について前記異常状態が検出された場合には、前記吸気量測定装置により測定された各気筒への吸気量に基づいて前記スロットル弁の開度制御による吸気制御を行う制御手段と
を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。A control device for controlling an internal combustion engine including a pair of banks each having a plurality of cylinder groups,
A throttle valve and an intake air amount measurement device arranged before a branch of an intake path communicated with an intake valve of each cylinder;
A variable valve mechanism capable of adjusting a valve opening characteristic of the intake valve for each bank;
Abnormality detecting means for detecting an abnormal state in the variable valve mechanism for each bank,
When the abnormality detecting means detects the abnormal state for both of the pair of banks, the intake air is controlled by controlling the opening degree of the throttle valve based on the intake air amount to each cylinder measured by the intake air amount measuring device. A control device for an internal combustion engine, comprising: control means for performing control. 前記制御手段は、前記開弁特性として、前記吸気弁のリフト量を制御することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 7, wherein the control unit controls a lift amount of the intake valve as the valve opening characteristic. 前記制御手段は、前記開弁特性として、前記吸気弁のリフト量に加えて又は代えて、前記吸気弁のリフト期間を制御することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。The said control means controls the lift period of the said intake valve as the said valve opening characteristic in addition to or instead of the lift amount of the said intake valve, The Claim 1 characterized by the above-mentioned. Internal combustion engine control device. 請求項１から９のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置と前記内燃機関とを備えたことを特徴とする動力出力装置。A power output device comprising the control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 9 and the internal combustion engine.

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