JP2012188956A - エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの制御装置に関し、エンジンの吸入空気量の制御において、センサフェール時のトルク変動を抑制する。
【解決手段】エンジンに付設されたセンサの検出情報に基づき目標リフト量としての第一目標量を設定し、吸気弁８のリフト量を第一目標量に制御するバルブリフト制御手段４ａ，４ｃを備える。また、同一のスロットル開度で最もエンジントルクが大きくなるリフト量を第二目標量として設定するバルブリフト設定手段４ｂを備える。さらに、センサのフェール時に、リフト量を第二目標量へと徐々に変化させる第一テーリング制御を実施する第一テーリング制御手段４ｃを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、センサのフェール時における吸入空気量を制御するエンジンの制御装置に関する。

車両に搭載されたエンジンの制御手法の一つとして、エンジンに要求されるトルクの大きさを基準として吸気量や燃料噴射量，点火時期等を制御するトルクベース（トルクディマンド）制御が知られている。トルクベース制御では、例えばアクセル開度やエンジン回転数等に基づいてエンジントルクの目標値が演算され、この目標値のトルクが得られるようにエンジンが制御される。また、自動変速機やオートクルーズ装置，車両安定装置といった外部制御システムを搭載した車両では、各外部制御システムからエンジンへの出力要求がトルクに換算されてエンジンECU（エンジン電子制御装置）内で一元化され、エンジンのトルク挙動が包括的に制御される。

トルクベース制御による吸気量の演算では、さまざまなセンサの検出情報が参照される。例えば、エンジントルクの推定演算には、エアフローセンサで検出された吸気流量が用いられ、目標スロットル開度の演算には、大気圧センサやインテークマニホールド（インマニ）圧センサで検出されたスロットル開度の前後圧力が用いられる。また、水温センサで検出された冷却水温に基づいてエンジンのアイドル運転時の負荷を演算する場合もある。したがって、これらのセンサのフェール時や検出精度の低下時には、エンジントルクやスロットル開度の演算精度が低下し、エンジンの制御性を向上させにくい場合がある。

また、近年は吸気弁や排気弁の動作を変更するための可変動弁機構を備えたエンジンが開発されている。可変動弁機構とは、バルブの開閉タイミングや開放量（バルブリフト量）を変更可能とするものであり、吸入空気量はスロットルバルブだけでなく可変動弁機構の制御によっても調整される。したがって、上記のセンサ類から正確な情報が得られない状態では、可変動弁機構の動作も正確に制御することが難しくなる。

これらのような課題に対し、センサフェール時における制御量を予め設定しておくことで制御性を確保する技術が提案されている。例えば特許文献１には、故障の発生時に吸気バルブの位相を最遅角に設定するとともに、バルブリフト量を所定の設定値に設定する制御装置が記載されている。この技術では、可変動弁機構の制御量として故障時用の値を予め設定しておくことで、燃焼安定性を確保している。

特開２００９−２５００２９号公報

ところで、特許文献１の技術では、車速が低速である状態や目標吸入空気量が少ない状態では、センサフェール時におけるバルブリフト量を徐々に変化させている。つまり、吸入空気量の急変を防止することによってエンジントルクの変動を抑制し、ドライバビリティを確保している。
しかしながら、吸気バルブを通ってシリンダ内に導入される吸入空気量は、必ずしもバルブリフト量に比例しない。例えば、バルブリフト量をその最小量から徐々に増大させた場合、最初は吸気ポートからシリンダへの空気の入りやすさが高まることになり、吸気慣性作用と相まって吸入空気量が増大しやすくなる。一方、バルブリフト量がある程度大きくなると吸気開弁時期が遅角するため、シリンダ内の空気の一部が吸気ポート側へと逆流して吸入空気量が減少しやすくなる。

したがって、たとえバルブリフト量を徐々に増加させたとしても、そのバルブリフト量の変化に対して吸入空気量は単調増加せず、あるバルブリフト量を境として減少方向に変化する。つまり、バルブリフト量の変化方向と吸入空気量の変化方向とが必ずしも一致しないため、バルブリフト量が変化する過程で、吸入空気量に不要な増減変化が発生する場合がある。これにより、意図しない車両挙動が生じかねない。

本件の目的の一つは、上記のような課題に鑑みて創案されたものであり、エンジンの吸入空気量の制御において、センサフェール時のトルク変動を抑制することである。
なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。

（１）ここで開示するエンジンの制御装置は、エンジンに付設されたセンサの検出情報に基づき吸気弁の目標リフト量としての第一目標量を設定するとともに、前記吸気弁のリフト量を前記第一目標量に制御するバルブリフト制御手段を備える。また、同一のスロットル開度で最もエンジントルクが大きくなるリフト量を第二目標量として設定するバルブリフト設定手段を備える。さらに、前記センサのフェール時に、前記リフト量を前記第二目標量へと徐々に変化させる第一テーリング制御を実施する第一テーリング制御手段を備える。

前記第一テーリング制御とは、例えば、所定時間をかけて前記リフト量を前記第二目標量まで変化させる制御である。あるいは、前記リフト量の単位時間あたりの変化量を所定量以下に制限しながら、前記リフト量を前記第二目標量まで変化させる制御である。これらの何れの制御であっても、前記リフト量が前記第二目標量へと徐々に変化する。
なお、上記の最もエンジントルクが大きくなるリフト量とは、前記エンジンのその時点の運転状態で最も気筒内に空気が入りやすくなるリフト量を意味する。

（２）また、前記センサの検出情報に基づきスロットルバルブの第一目標開度を設定するとともに、スロットル開度を前記第一目標開度に制御するスロットル制御手段を備えることが好ましい。この場合、アクセル開度に基づき前記スロットルバルブの第二目標開度を少なくとも前記第一目標開度以下の範囲で設定するスロットル設定手段を備えることが好ましい。さらに、前記センサのフェール時に、前記スロットル開度を前記第二目標開度へと徐々に変化させる第二テーリング制御を実施する第二テーリング制御手段を備えることが好ましい。

前記第二テーリング制御とは、例えば、所定時間をかけて前記スロットル開度を前記第二目標開度まで変化させる制御である。あるいは、前記スロットル開度の単位時間あたりの変化量を所定値以下に制限しながら、前記スロットル開度を前記第二目標開度まで変化させる制御である。これらの何れの制御であっても、前記スロットル開度が前記第二目標開度へと徐々に変化する。

（３）また、前記第一テーリング制御手段が、前記第二テーリング制御手段による前記第二テーリング制御と同一のテーリング時間で同時に前記第一テーリング制御を実施することが好ましい。
（４）また、前記バルブリフト設定手段が、エンジン回転数に基づいて前記第二目標量を設定することが好ましい。

（５）あるいは、前記バルブリフト設定手段が、前記吸気弁のバルブタイミングに基づいて前記第二目標量を設定することが好ましい。なお、前記エンジンのシリンダに導入される空気量や充填効率等に基づいて、前記第二目標量を設定してもよい。
（６）また、前記センサが、少なくともエアフローセンサ，インテークマニホールド圧センサ，大気圧センサ及び冷却水温センサの何れか一つを含むことが好ましい。

開示のエンジンの制御装置によれば、同一のスロットル開度条件下でエンジントルクが最も大きくなるリフト量を第二目標量に設定することにより、センサのフェール時におけるシリンダへの吸気導入性（入りやすさ）を確保することができる。また、第一テーリング制御によるエンジントルクの変動を単調増加にすることができ、車両挙動を安定化させやすくすることができる。

一実施形態に係る制御装置が適用されたエンジンの構成例を示す図である。 本制御装置のブロック構成を例示する図であり、（ａ）は第一目標開度設定部、（ｂ）は第二目標開度設定部、（ｃ）は第一目標制御角設定部、（ｄ）は第二目標制御角設定部を示す。 本制御装置に係るバルブ特性を説明するためのグラフである。 本制御装置で実施される制御のフローチャート例である。 本制御装置による制御作用を説明するためのグラフであり、（ａ）はスロットル開度、（ｂ）はフェールフラグ、（ｃ）はバルブリフト量、（ｄ）はエンジントルクの変動を示す。

図面を参照して制御装置について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。

［１．装置構成］
［１−１．エンジン］
本実施形態のエンジンの制御装置は、図１に示す車載のエンジン１０に適用される。ここでは、多気筒のエンジン１０に設けられた複数のシリンダ１４のうち、一つのシリンダ１４を示す。シリンダ１４の頂部には、点火プラグ１３がその先端を燃焼室側に突出させた状態で設けられる。また、燃焼室のシリンダヘッド側の頂面には、吸気ポート１１及び排気ポート１２が設けられる。

この燃焼室の頂面には、吸気ポート１１の入口を開閉する吸気弁８と、排気ポート１２の入口を開閉する排気弁９とが設けられる。また、吸気ポート１１内には、燃料を噴射するインジェクタ１８が設けられる。吸気弁８の開閉駆動により吸気ポート１１と燃焼室とが連通又は閉鎖され、排気弁９の開閉駆動により排気ポート１２と燃焼室とが連通又は遮断される。

吸気弁８及び排気弁９の上端部はそれぞれ、可変動弁機構６内のロッカシャフトの一端に接続される。ロッカシャフトはロッカアームに軸支された揺動部材である。また、ロッカシャフトの他端には、カムシャフトに軸支されたカムが設けられる。これにより、ロッカシャフトの揺動パターンはカムの形状（カムプロファイル）に応じたものとなる。なお、可変動弁機構６については後述する。

吸気ポート１１よりも吸気流の上流側には、インテークマニホールド２０（以下、インマニと呼ぶ）が設けられる。このインマニ２０には、吸気ポート１１側へと流れる空気を一時的に溜めるためのサージタンク２１が設けられる。サージタンク２１よりも下流側のインマニ２０は、複数のシリンダ１４の吸気ポート１１に向かって分岐するように形成され、サージタンク２１はその分岐点に位置する。サージタンク２１は、各々のシリンダ１４で発生する吸気脈動や吸気干渉を緩和するように機能する。

インマニ２０の上流端には、スロットルボディ２２が接続される。スロットルボディ２２の内部には電子制御式のスロットルバルブ７が内蔵され、インマニ２０側へと流通する空気量がスロットルバルブ７の開度（スロットル開度θ_TH）に応じて調節される。このスロットル開度θ_THは、後述するエンジンECU１によって電子制御される。

スロットルボディ２２のさらに上流側には、吸気通路２３が接続される。この吸気通路２３内には、吸気流量Q_INを検出するエアフローセンサ２５が設けられる。ここで検出される吸気流量Q_INの情報は、エンジンECU１に伝達される。また、吸気通路２３のさらに上流側にはエアフィルタ２４が介装される。これにより、エアフィルタ２４で濾過された新気が吸気通路２３及びインマニ２０を介してエンジン１０のシリンダ１４に供給される。

スロットルバルブ７の上流側及び下流側には、それぞれの位置での圧力を検出する大気圧センサ２７及びインマニ圧センサ２６が設けられる。大気圧センサ２７は大気圧P_B（スロットルバルブ７の上流圧）を検出するものであり、インマニ圧センサ２６はインマニ圧P_A（スロットルバルブ７の下流圧であってサージタンク内の圧力）を検出するものである。これらのインマニ圧センサ２６及び大気圧センサ２７で検出されたインマニ圧P_A及び大気圧P_Bの情報は、エンジンECU１に伝達される。

シリンダ１４内を往復摺動するピストン１６は、コネクティングロッドを介してクランクシャフト１７に接続される。コネクティングロッドはピストン１６の往復運動をクランクシャフト１７の回転運動に変換するリンク部材である。クランクシャフト１７には、その回転角θ_CRを検出するクランク角度センサ２９が設けられる。なお、単位時間あたりの回転角θ_CRの変化量はエンジン回転数Neに比例する。したがって、クランク角度センサ２９はエンジン１０のエンジン回転数Neを検出する機能を持つものといえる。ここで検出（または演算）されたエンジン回転数Neの情報は、エンジンECU１に伝達される。なお、クランク角度センサ２９で検出された回転角θ_CRに基づき、エンジンECU１でエンジン回転数Neを演算する構成としてもよい。

図１に示すエンジン１０を搭載した車両の任意の位置には、アクセルペダルの踏み込み操作量に対応するアクセル開度θ_ACを検出するアクセルペダルセンサ３０が設けられる。アクセル開度θ_ACは、運転者の加速要求に対応するパラメータである。ここで検出されたアクセル開度θ_ACの情報は、エンジンECU１に伝達される。

シリンダ１４の周囲には、冷却水の流路となるウォータージャケット１５が設けられる。冷却水は、エンジン１０を冷却するための冷媒であり、ウォータージャケット１５や図示しない冷却水流路，ラジエータ等からなる冷却回路内を循環している。また、冷却回路内の任意の位置には、冷却水温Wを検出する水温センサ２８が設けられる。冷却水温Wは、シリンダ１４とピストン１６との間のフリクションに関係するパラメータである。ここで検出された冷却水温Wの情報は、エンジンECU１に伝達される。

エンジンECU１（Engine Electronic Control Unit）は、エンジン１０の各シリンダ１４に対して供給される空気量，燃料噴射量及び点火タイミングを制御する電子制御装置であり、例えばマイクロプロセッサやROM，RAM等を集積したLSIデバイスや組み込み電子デバイスとして構成される。ここでは、エンジン１０に要求されるトルクの大きさを基準としたトルクベース制御が実施される。エンジンECU１の具体的な制御対象としては、インジェクタ１８から噴射される燃料量や噴射時期，点火プラグ１３での点火時期，スロットルバルブ７の開度θ_THなどが挙げられる。本実施形態では、スロットル開度θ_TH及びバルブリフト量の調整によるエンジントルクの制御（吸気量制御）に着目してその機能を説明する。

［１−２．可変動弁機構］
吸気弁８及び排気弁９のそれぞれには可変動弁機構６が接続される。可変動弁機構６は、吸気弁８及び排気弁９のそれぞれについて、最大バルブリフト量及びバルブタイミングを個別に、又は、連動させつつ変更する機構である。吸気弁８及び排気弁９の上端部は、可変動弁機構６の内部でロッカシャフトに軸支されたロッカアームに対して接続されている。これにより、吸気弁８及び排気弁９はそれぞれのロッカシャフトの揺動によって上下方向に往復駆動される。

一方、可変動弁機構６には、ロッカシャフトの揺動量と揺動のタイミングを変更する機構が併設される。図１に示すように、可変動弁機構６は、可変バルブリフト機構６ａと可変バルブタイミング機構６ｂとを備える。

可変バルブリフト機構６ａは、吸気弁８や排気弁９の最大バルブリフト量を連続的に変更する機構である。この可変バルブリフト機構６ａは、カムシャフトに固定されたカムからロッカアームに伝達される揺動の大きさを変更する機能を有する。ロッカアームの揺動の大きさを変更するための具体的な構造は任意である。

例えば、カムシャフトに固定されたカムとロッカアームとの間に揺動部材を別途介装させ、揺動部材を介してカムシャフトの回転運動をロッカアームの揺動運動に変換する構造とすることが考えられる。この場合、揺動部材の位置を移動させてカムとの接触位置を変更することで、揺動部材の揺動量が変化し、ロッカアームの揺動量も変化する。これにより、バルブリフト量を連続的に変化させることが可能となる。

以下、ロッカシャフトに対する揺動部材の基準位置からの角度変化量のことを、制御角θ_VVLと呼ぶ。制御角θ_VVLはバルブリフト量に対応するパラメータであり、制御角θ_VVLが大きいほどバルブリフト量が増大するように、揺動部材の基準位置が設定されているものとする。可変バルブリフト機構６ａは、この制御角θ_VVLを調節することによって、バルブリフト量を任意の値に制御する。

可変バルブタイミング機構６ｂは、吸気弁８や排気弁９の開閉のタイミング（バルブタイミング）を変更する機構である。この可変バルブタイミング機構６ｂは、ロッカアームに揺動を生じさせるカム又はカムシャフトの回転位相を変更する機能を有する。カム又はカムシャフトの回転位相を変更することで、クランクシャフト１７の回転位相に対するロッカアームの揺動のタイミングを連続的にずらすことが可能となる。

以下、基準となるカムシャフトの位相角から実際のカムシャフトの位相角がどの程度進角又は遅角しているかを示す位相角の変化量のことを、位相角θ_VVTと呼ぶ。位相角θ_VVTは、バルブタイミングに対応するパラメータである。可変バルブタイミング機構６ｂは、この位相角θ_VVTを調整することによって、バルブタイミングを任意に制御する。なお、可変バルブタイミング機構６ｂには、位相角θ_VVTを検出（又は演算）する位相検出部が設けられる。ここで得られた位相角θ_VVTはエンジンECU１に伝達される。

［２．制御構成］
エンジンECU１の入力側にはエアフローセンサ２５，インマニ圧センサ２６，大気圧センサ２７，水温センサ２８，クランク角度センサ２９及びアクセルペダルセンサ３０が接続される。エンジンECU１は、これらのセンサからの情報に基づき、エンジン１０に要求されるトルクのうち、吸入空気量の調整によって達成されるトルク分の目標値を目標トルクとして算出する。また、エンジンECU１は、その目標トルクを発生させるのに必要な量の空気がシリンダ１４に導入されるように、スロットルバルブ７のスロットル開度θ_THと可変バルブリフト機構６ａの制御角θ_VVLを制御する。

図１に示すように、エンジンECU１には、センサフェール判定部２，スロットル制御部３及びバルブリフト制御部４が設けられる。これらのセンサフェール判定部２，スロットル制御部３及びバルブリフト制御部４の各機能は、電子回路（ハードウェア）で実現してもよく、ソフトウェアとしてプログラミングされたものとしてよいし、あるいはこれらの機能のうちの一部をハードウェアとして設け、他部をソフトウェアとしたものであってもよい。

［２−１．センサフェール判定部］
センサフェール判定部２は、エンジン１０に付設された各種センサが適切に作動しているか否かを判定するものである。ここでいうフェールには、センサの故障だけでなく、エンジンECU１がセンサの検出情報を正しく読み取ることができないような不具合が含まれる。フェール状態の具体例としては、センサへの水分，異物の付着によって検出値が正確でない状態や、ノイズ，基準電圧（車体アース電圧）の変動によってエンジンECU１に入力された情報が正確でない状態などが考えられる。

センサフェール判定部２は、例えば公知の判定手法を用いて、エアフローセンサ２５，インマニ圧センサ２６，大気圧センサ２７及び水温センサ２８のそれぞれのフェールを判定し、これらの何れかのセンサがフェール状態であるときにフェールフラグFをF=1（オン）に設定する。一方、全てのセンサがフェール状態でないときにはこのフェールフラグFをF=0（オフ）に設定する。ここで設定されたフェールフラグFの値は、スロットル制御部３及びバルブリフト制御部４に伝達される。

［２−２．スロットル制御部］
スロットル制御部３は、スロットル開度θ_THを制御することで吸入空気量の調整を行うものである。ここには、非フェール時のスロットル開度θ_THの目標値である第一目標開度θ_TH1を設定する第一目標開度設定部３ａと、フェール時の目標値である第二目標開度θ_TH2を設定する第二目標開度設定部３ｂと、開度制御部３ｃとが設けられる。

第一目標開度設定部３ａで設定される第一目標開度θ_TH1の演算には、エアフローセンサ２５，インマニ圧センサ２６，大気圧センサ２７及び水温センサ２８の検出値が用いられる。一方、第二目標開度設定部３ｂで設定される第二目標値θ_TH2はフェール時における制御目標値であり、上記のセンサの検出値を用いることなく演算される。

第一目標開度設定部３ａ（スロットル制御手段）には、図２（ａ）に示すように、目標トルク演算部３１，目標流量演算部３２，実トルク演算部３３，流速演算部３４及び通常時開度設定部３５が設けられる。
目標トルク演算部３１は、水温センサ２８で検出された冷却水温W，クランク角度センサ２９で検出（または演算）されたエンジン回転数Ne，アクセルペダルセンサ３０で検出されたアクセル開度θ_AC等に基づいて、目標トルクPi_TGTを演算するものである。この目標トルクPi_TGTは、吸気量制御におけるトルクの目標値を図示平均有効圧Pi（エンジン１０の指圧線図に基づいて算出される仕事を行程容積で割った圧力値）に換算した値であり、ここでは図示平均有効圧Piを用いてトルクの大きさを表現している。

本実施形態では、エンジン１０で生じる力のモーメントのことだけでなく、エンジン１０のピストン１６に作用する平均有効圧（例えば、図示平均有効圧Piや正味平均有効圧Pe）で表現されたトルク相当量（トルクに対応する圧力）のことも便宜的に「トルク」と呼ぶ。ここで演算された目標トルクPi_TGTの値は、目標流量演算部３２及びバルブリフト制御部４に伝達される。
なお、具体的な目標トルクPi_TGTの演算手法は種々考えられる。例えば、図示しないエンジンECU１以外の電子制御装置（例えば、CVT-ECUやESC-ECU，エアコンECU等）から要求される外部要求，パワーステアリング装置からの要求等に基づき、目標トルクPi_TGTを演算してもよい。

目標流量演算部３２は、目標トルク演算部３１で演算された目標トルクPi_TGTを発生させるのに必要な新気の目標流量Q_TGTを演算するものである。ここでは、目標トルクPi_TGTに対応する筒内空気量が演算され、その筒内空気量を得るためにスロットルバルブ７を通過させたい空気量の目標値である新気の目標流量Q_TGTが演算される。ここで演算された目標流量Q_TGTの値は、通常時開度設定部３５に伝達される。

実トルク演算部３３は、エンジン１０で発生するトルク（実トルク）を演算するものである。ここでは、エアフローセンサ２５で検出された吸気流量Q_INに基づいて充填効率Ecが演算され、この充填効率Ecとエンジン回転数Neとに基づいてエンジン１０の軸トルクFmが演算される。さらに、インマニ圧P_Aや大気圧P_Bに基づいて軸トルクFmが補正され、実トルクMが演算される。ここで演算された実トルクMの値は、通常時開度設定部３５に伝達される。
なお、充填効率Ecとは、一回の吸気行程（ピストン１６が上死点から下死点に移動するまでの一行程）の間にシリンダ内に充填される空気の体積を標準状態での気体体積に正規化したのちシリンダ容積で除算したものである。充填効率Ecの値はその行程でシリンダ内に導入された空気量に対応するため、例えば吸気流量Q_INのみを用いて演算してもよい。

流速演算部３４は、インマニ圧P_A及び大気圧P_Bに基づいてスロットルバルブ７を通過する空気の流速Vを演算するものである。一般に、管内の絞りを流通する圧縮性流体（圧力変化に応じて密度が変化する流体）の流速は、絞りの前後の圧力比（上流圧に対する下流圧の比）と相関がある。流速演算部３４はこのような相関関係を用いて流速Vを演算する。ここで演算された流速Vの値は、通常時開度設定部３５に伝達される。

通常時開度設定部３５は、センサフェール判定部２で設定されたフェールフラグF，目標流量演算部３２で演算された目標流量Q_TGT，実トルク演算部３３で演算された実トルクM及び流速演算部３４で演算された流速Vに基づいて、スロットルバルブ７の第一目標開度θ_TH1を演算するものである。ここでは、フェールフラグFがF=0の場合に、目標流量Q_TGTを流速Vで除算した値がスロットルバルブ７の目標開口面積Sとして演算される。その後、スロットルバルブ７の流路断面積が目標開口面積Sとなるスロットル開度が第一目標開度θ_TH1として演算される。

なお、第一目標開度θ_TH1の演算には、吸気流量Q_INやインマニ圧P_Aといったセンサフェール判定部２での判定対象となるセンサでの検出情報が用いられる。したがって、フェールフラグFがF=0のときに演算される第一目標開度θ_TH1は信頼性が高い。一方、フェールフラグFがF=1のときには第一目標開度θ_TH1の信頼性が低下する。そこで、フェールフラグFがF=1の場合には、前回の演算周期で演算された第一目標開度θ_TH1をそのまま今回の演算周期の第一目標開度θ_TH1として演算する。つまり、フェールフラグFがF=0にならない限り、第一目標開度θ_TH1は変化しない。ここで演算された第一目標開度θ_TH1の値は、開度制御部３ｃに伝達される。

第二目標開度設定部３ｂ（スロットル設定手段）には、図２（ｂ）に示すように、フェール時開度設定部３６が設けられる。フェール時開度設定部３６は、アクセル開度θ_ACに基づいて第二目標開度θ_TH2を設定するものである。ここでは、アクセル開度θ_ACの関数として第二目標開度θ_TH2が設定される。ただし、第二目標開度θ_TH2の大きさは第一目標開度θ_TH1以下の値である。なお、アクセルペダルの踏み込み速度（アクセル開度θ_ACの変化勾配）やエンジン回転数Neを用いて第二目標開度θ_TH2の値をさらに補正する構成としてもよい。ここで設定された第二目標開度θ_TH2の値は、開度制御部３ｃに伝達される。

開度制御部３ｃ（第二テーリング制御手段，スロットル制御手段）は、第一目標開度θ_TH1及び第二目標開度θ_TH2に基づいて、スロットルバルブ７に制御信号を出力するものである。ここでは、以下の式１に従って目標スロットル開度θ_{TH_TGT}が設定される。
θ_{TH_TGT} = (1-K)・θ_TH1 + K・θ_TH2 ・・・（式１）

なお、式１中のKは、フェールフラグFの変化時における目標スロットル開度θ_{TH_TGT}の変動を緩やかにするためのテーリング係数である。テーリングとは、所定時間をかけた連続的，漸次的な変化を意味する。このテーリング係数Kは、例えば定義域が0以上1以下の変数として設定される。また、フェールフラグFが1のときに徐々に増大し、フェールフラグFが0のときに徐々に減少する特性を持つものとする。これにより、テーリング係数Kは、フェールフラグFが1に変化した時点から所定時間をかけて1まで増大するとともに、フェールフラグFが0に変化した時点から所定時間をかけて0まで減少する。

このように、センサフェール時におけるスロットル開度θ_THの切り換え時に、その切り換え動作を滑らかにする制御のことを、第二テーリング制御と呼ぶ。第二テーリング制御では、目標スロットル開度θ_{TH_TGT}が第一目標開度θ_TH1から第二目標開度θ_TH2へと徐々に変化するように制御される。

式１の右辺の第二項はセンサの非フェール時に0となるため、非フェール時の目標スロットル開度θ_{TH_TGT}は第一目標開度θ_TH1となる。また、センサのフェールが検出された直後の過渡状態では、式１の右辺の第一項が徐々に減少しながら第二項が徐々に増加するため、目標スロットル開度θ_{TH_TGT}が第一目標開度θ_TH1から第二目標開度θ_TH2へとテーリング変化する。センサフェール時にテーリング係数Kが1になった後は、式１の右辺の第一項が0となり、目標スロットル開度θ_{TH_TGT}は第二目標開度θ_TH2となる。
また、開度制御部３ｃは、実際のスロットル開度θ_THが目標スロットル開度θ_{TH_TGT}に近づくように、スロットルバルブ７の制御信号（例えば制御電圧）を出力する。

［２−３．バルブリフト制御部］
バルブリフト制御部４は、制御角θ_VVLを制御することで吸入空気量の調整を行うものである。ここには、非フェール時の制御角θ_VVLの目標値である第一目標制御角θ_VVL1を設定する第一目標制御角設定部４ａと、フェール時の制御角θ_VVLの目標値である第二目標制御角θ_VVL2を設定する第二目標制御角設定部４ｂと、リフト量制御部４ｃとが設けられる。

第一目標制御角設定部４ａ（バルブリフト制御手段）には、図２（ｃ）に示すように、通常時バルブリフト量設定部４１が設けられる。通常時バルブリフト量設定部４１は、スロットル制御部３の目標トルク演算部３１で演算された目標トルクPi_TGTやエンジン回転数Ne等に基づいて、吸気弁８の目標バルブリフト量に対応する第一目標制御角θ_VVL1（第一目標量）を設定するものである。なお、具体的な第一目標制御角θ_VVL1の設定手法は任意であり、例えば目標トルクPi_TGTとは別個に算出されたバルブリフト制御専用のトルクに基づいて第一目標制御角θ_VVL1を設定してもよいし、これに吸気流量Q_INやインマニ圧P_A，大気圧P_B，冷却水温W等を用いた補正演算を加えてもよい。

第二目標制御角設定部４ｂ（バルブリフト設定手段）には、図２（ｄ）に示すように、フェール時バルブリフト量設定部４２が設けられる。フェール時バルブリフト量設定部４２は、センサフェール時に用いられるバルブリフト量の基準値として予め設定された値を、目標バルブリフト量に対応する第二目標制御角θ_VVL2（第二目標量）として設定するものである。第二目標制御角θ_VVL2は、同一のスロットル開度θ_THで最もエンジントルクを大きくする制御角θ_VVLである。

ここで、シリンダ１４に一定量の空気を導入する際のスロットル開度θ_THと制御角θ_VVL（バルブリフト量）との関係を図３に例示する。ここでは、三通りのエンジン回転数Neのそれぞれで位相角θ_VVT（バルブタイミング）を相違させた六種類のグラフが重ねて表示されている。エンジン回転数Neの大小関係をNe₁>Ne₂>Ne₃として、グラフA,Bはエンジン回転数NeがNe₁の場合、グラフC,Dはエンジン回転数NeがNe₂の場合、グラフE,Fはエンジン回転数NeがNe₃の場合を示す。また、グラフA,C,Eは位相角θ_VVTがθ_VVT1の場合、グラフB,D,Fは位相角θ_VVTがθ_VVT2の場合を示す。

グラフの縦軸は、その制御角θ_VVLで所定の吸入空気量を確保するのに必要なスロットル開度θ_THであるから、縦軸の値が小さいほど（グラフの下方に位置するほど）、シリンダ１４内に空気が入りやすい（吸気導入性が高い）ことを意味する。したがって、グラフAの状態で最も空気が入りやすいのは、制御角θ_VVLがθ_{VVL_A}のときである。一方、グラフBの状態で最も空気が入りやすいのは、制御角θ_VVLがθ_{VVL_B}のときである。

つまり、エンジン回転数Neや目標吸入空気量が同一であったとしても、位相角θ_VVTが異なれば、シリンダ１４内に最も空気が入る制御角θ_VVLは異なる値となる。同様に、グラフD,Fに示すように、たとえ位相角θ_VVTや目標吸入空気量が一定であったとしても、エンジン回転数Neが相違すれば、最も空気の導入効率が高くなる制御角θ_VVLが相違する。このような特性に基づき、第二目標制御角設定部４ｂは、最も空気が入りやすい制御角θ_VVL、すなわち、同一のスロットル開度θ_THで最もエンジントルクが大きくなるリフト量に対応する制御角θ_VVLを第二目標制御角θ_VVL2として設定する。

本実施形態では、第二目標制御角θ_VVL2の値がエンジン回転数Ne及び位相角θ_VVTの関数やマップ，テーブルとして予め設定されている。第二目標制御角設定部４ｂは、このような対応関係を用いて、エンジン回転数Ne及び位相角θ_VVTに基づき第二目標制御角θ_VVL2を設定する。なお、第二目標制御角θ_VVL2の設定手法はこれに限らず、エンジン回転数Neのみに応じて設定してもよいし、位相角θ_VVTのみに応じて設定してもよい。また、充填効率Ecや吸気流量Q_INといった他のパラメータを併用して第二目標制御角θ_VVL2を設定してもよい。あるいは、第二目標制御角θ_VVL2をθ_{VVL_A}とθ_{VVL_B}との間で固定値として設定してもよい。

図３のグラフは、制御角θ_VVLを四段階に変更したときのスロットル開度θ_THをプロットしたグラフであり、グラフの極小点の横軸座標は四つの制御角θ_VVLのうちの何れかとなる。一方、制御角θ_VVLをより多段階に変更して同様の試験を実施すれば、図３のグラフよりもやや滑らかな形状のグラフが得られ、極小点の横軸座標が変化する可能性がある。逆に、制御角θ_VVLを変更する段数を少なくして試験を実施した場合も同様であり、グラフの極小点がθ_{VVL_A}とθ_{VVL_B}との中間あたりに位置することがありうる。したがって、第二目標制御角θ_VVL2の値は、可変バルブリフト機構６ａによる制御角θ_VVLの制御分解能に応じて設定することができる。

リフト量制御部４ｃ（第一テーリング制御手段，バルブリフト制御手段）は、第一目標制御角θ_VVL1及び第二目標制御角θ_VVL2に基づいて、可変バルブリフト機構６ａに制御信号を出力するものである。ここでは、以下の式２に従って目標制御角θ_{VVL_TGT}が設定される。
θ_{VVL_TGT} = (1-K)・θ_VVL1 + K・θ_VVL2 ・・・（式２）

式２中のテーリング係数Kは、式１中のものと共通である。したがって、センサの非フェール時の目標制御角θ_{VVL_TGT}は第一目標制御角θ_VVL1となり、センサのフェールが検出された直後の過渡状態では、目標制御角θ_{VVL_TGT}が第一目標制御角θ_VVL1から第二目標制御角θ_VVL2へとテーリング変化する。また、センサフェールが検出されてテーリング係数Kが1になった後は、目標制御角θ_{VVL_TGT}が第二目標制御角θ_VVL2となる。

また、リフト量制御部４ｃは、実際の制御角θ_VVLが目標制御角θ_{VVL_TGT}に近づくように、可変バルブリフト機構６ａに制御信号を出力する。
このように、センサフェール時におけるバルブリフト量の切り換え時に、その切り換え動作を滑らかにする制御のことを、第一テーリング制御と呼ぶ。第一テーリング制御では、目標制御角θ_{VVL_TGT}が第一目標制御角θ_VVL1から第二目標制御角θ_VVL2へと徐々に変化するように制御される。

［３．フローチャート］
図４は、エンジンECU１で実行される制御手順を例示するフローチャートである。ここでは、スロットルバルブ７のスロットル開度θ_THと可変バルブリフト機構６ａの制御角θ_VVLとを制御するためのフローを説明する。

ステップＡ１０では、エンジンECU１に各種センサの検出情報が読み込まれる。ここで入力される情報の種類は例えば、アクセル開度θ_AC，エンジン回転数Ne，吸気流量Q_IN，インマニ圧P_A，大気圧P_B，冷却水温W等である。また、可変バルブタイミング機構６ｂの位相角θ_VVTもエンジンECU１に伝達される。
ステップＡ２０では、第一目標開度設定部３ａにおいて、各種センサの検出情報に基づいてスロットル開度θ_THの第一目標開度θ_TH1が設定される。ここで設定される第一目標開度θ_TH1は、エンジン１０の目標トルクPi_TGTや実トルクM等が考慮された値である。

一方、ステップＡ３０では、第二目標開度設定部３ｂにおいて、アクセル操作量θ_ACに基づきスロットル開度θ_THの第二目標開度θ_TH2が設定される。ここで設定される第二目標開度θ_TH2は、センサフェール判定部２での判定対象となるセンサでの検出情報を使わずに与えられる値である。
また、ステップＡ４０では、第一目標制御角設定部４ａにおいて、各種センサの検出情報に基づいて可変バルブリフト機構６ａの制御角θ_VVLの第一目標制御角θ_VVL1が設定される。ここで設定される第一目標制御角θ_VVL1は、目標トルクPi_TGT等が考慮された値である。

これに対し、ステップＡ５０では、第二目標制御角設定部４ｂにおいて、エンジン回転数Neやバルブ位相角θ_VVTに基づいて制御角θ_VVLの第二目標制御角θ_VVL2が設定される。ここで設定される第二目標制御角θ_VVL2は、センサフェール判定部２での判定対象となるセンサでの検出情報を使わずに与えられる値である。
続くステップＡ６０では、センサフェール判定部２においてセンサフェールの判定がなされる。ここでは、エアフローセンサ２５，インマニ圧センサ２６，大気圧センサ２７及び水温センサ２８のそれぞれのフェールが判定され、少なくとも何れか一つのセンサがフェール状態であればフェールフラグFがF=1に設定されて、制御がステップＡ７０に進む。一方、全てのセンサがフェール状態でなければ、フェールフラグFがF=0に設定され、制御がステップＡ８０に進む。

ステップＡ７０〜Ａ８４は、テーリング係数Kの設定に係るステップである。まず、フェールフラグFがF=1である場合に進むステップＡ７０では、テーリング係数Kに所定のテーリングゲインGが加算される。テーリングゲインGは、制御周期毎のテーリング係数Kの増減幅に対応する値であり、予め設定された固定値としてもよいし、ステップＡ１０で読み込まれた各種センサの検出情報に基づいて設定してもよい。

続くステップＡ７２では、テーリング係数Kが1以下であるか否かが判定される。ここでK＞1の場合にはステップＡ７４へ進み、K=1に設定されてステップＡ９０に進む。一方、K≦1の場合にはそのままステップＡ９０に進む。ステップＡ７２，Ａ７４を通してテーリング係数Kの上限値が1に制限されるため、フェールフラグFがF=1である限り、その後のテーリング係数KはK=1に維持される。

また、フェールフラグFがF=0である場合に進むステップＡ８０では、テーリング係数Kから所定のテーリングゲインGが減算される。また、続くステップＡ８２では、テーリング係数Kが0以上であるか否かが判定される。ここでK＜0の場合にはステップＡ８４へ進み、K=0に設定されてステップＡ９０に進む。一方、K≧0の場合にはそのままステップＡ９０に進む。ステップＡ８２，Ａ８４を通してテーリング係数Kの下限値が0に制限されるため、フェールフラグFがF=0である限り、その後のテーリング係数KはK=0に維持される。

ステップＡ９０では、開度制御部３ｃにおいて、式１に従って目標スロットル開度θ_{TH_TGT}が設定される。同様に、ステップＡ１００では、リフト量制御部４ｃにおいて、式２に従って目標制御角θ_{VVL_TGT}が設定される。その後、ステップＡ１１０では、開度制御部３ｃからスロットルバルブ７に制御信号が出力され、実際のスロットル開度θ_THが目標スロットル開度θ_{TH_TGT}に近づくように制御が実施される。また、リフト量制御部４ｃから可変バルブリフト機構６ａに制御信号が出力され、実際の制御角θ_VVLが目標制御角θ_{VVL_TGT}に近づくように制御が実施される。

［４．作用］
［４−１．スロットル開度の制御］
本制御装置による制御作用を説明する。図５（ａ）中の破線グラフはスロットル制御部３の第一目標開度設定部３ａで設定される第一目標開度θ_TH1の変動を示し、一点鎖線グラフは第二目標開度設定部３ｂで設定される第二目標開度θ_TH2の変動を示し、太実線は開度制御部３ｃで演算される目標スロットル開度θ_{TH_TGT}の変動を示す。

時刻t₀に運転者によるアクセルペダルの踏み込みが開始されると、アクセル開度θ_ACが徐々に増大し、目標トルクPi_TGTも上昇する。このとき、フェールフラグFはF=0であり、テーリング係数Kの値は初期値0であるとする。
目標トルクPi_TGTの上昇に応じて、時刻t₀以降に第一目標開度設定部３ａで設定される第一目標開度θ_TH1が増大すると、目標スロットル開度θ_{TH_TGT}が増加する。また、第二目標開度設定部３ｂで設定される第二目標開度θ_TH2もアクセル開度θ_ACの関数として設定されるため、時刻t₀以降で増加する。なお、第二目標開度θ_TH2は第一目標開度θ_TH1以下の範囲で設定されており、図５（ａ）中では第一目標開度θ_TH1よりも下方に第二目標開度θ_TH2のグラフが位置する。

アクセルペダルの踏み込み中である時刻t₁にセンサフェールが発生すると、図５（ｂ）に示すように、フェールフラグFがF=1に設定される。この時点からテーリング係数Kが0から徐々に増加し始める。図５（ａ）に示すように、第一目標開度設定部３ａでは時刻t₁のときの第一目標開度θ_TH1の値が保持される。一方、第二目標開度設定部３ｂではアクセル開度θ_ACの増大に伴って第二目標開度θ_TH2が増加するように設定される。これにより、第一目標開度θ_TH1と第二目標開度θ_TH2との間を補間した目標スロットル開度θ_{TH_TGT}が開度制御部３ｃで設定される。仮に、時刻t₁の時点で第一目標開度θ_TH1と第二目標開度θ_TH2との差が大きく開いていたとしても、目標スロットル開度θ_{TH_TGT}は第一目標開度θ_TH1から緩やかに第二目標開度θ_TH2へと近づくように変化するため、スロットル開度変更に伴うトルクの急変が抑制される。

テーリング係数Kが1となる時刻t₂には、目標スロットル開度θ_{TH_TGT}が第二目標開度θ_TH2に一致し、テーリング制御が完了する。時刻t₁から時刻t₂までの時間（例えば数秒）は、テーリングゲインGの大きさを変更することで調整可能である。また、時刻t₂以降の目標スロットル開度θ_{TH_TGT}は、アクセル開度θ_ACに応じて設定される第二目標開度θ_TH2と同一値となる。

時刻t₃にセンサフェール判定部２でセンサフェールが検出されなくなると、テーリング係数Kが1から徐々に減少し始める。開度制御部３ｃでは、目標スロットル開度θ_{TH_TGT}が第二目標開度θ_TH2から第一目標開度θ_TH1へと緩やかに近づくように設定されるため、スロットル開度変更に伴うトルクの急変が抑制される。テーリング係数Kが0となる時刻t₄には、目標スロットル開度θ_{TH_TGT}が第一目標開度θ_TH1に一致し、テーリング制御が完了する。

なお、上述の実施形態の通常時開度設定部３５では、フェールフラグFがF=1の場合に、前回の演算周期で演算された第一目標開度θ_TH1をそのまま今回の演算周期の第一目標開度θ_TH1として演算しているが、このような演算値の繰り越し操作を省略した場合の第一目標開度θ_TH1の変動を、図５（ａ）中の時刻t₁〜t₃に細実線で示す。この演算値は、必ずしも正確な検出情報に基づいて演算された値であるとはいえないため、目標スロットル開度θ_{TH_TGT}の補間演算には使用しないことが好ましい。

［４−２．バルブリフト量の制御］
本制御装置では、スロットル開度の制御と並行してバルブリフト量の制御が実施される。例えば、図５（ｃ）中に実線で示すように、時刻t₁以前に第一目標制御角設定部４ａで設定された第一目標制御角θ_VVL1の値が所定値θ_{VVL_C}であるとする。時刻t₁にセンサフェールが発生すると、テーリング係数Kが0から徐々に増加し始め、第一目標制御角θ_VVL1と第二目標制御角θ_VVL2との間を補間した目標制御角θ_{VVL_TGT}がリフト量制御部４ｃで設定される。

目標制御角θ_{VVL_TGT}は、第一目標制御角θ_VVL1から緩やかに第二目標制御角θ_VVL2へと近づくように変化し、バルブリフト量の変更に伴うトルクの急変が抑制される。バルブリフト制御部４での演算に係るテーリング係数Kは、スロットル制御部３での演算に係るテーリング係数Kと同一のものであるから、バルブリフト量のテーリング制御に係る時間（テーリング時間）は、目標スロットル開度のテーリング制御に係る時間と一致する。

第二目標制御角設定部４ｂで設定される第二目標制御角θ_VVL2は、同一のスロットル開度θ_THで最もエンジントルクが大きくなるリフト量に対応する制御角θ_VVLである。つまり、その時点のエンジン１０の運転状態で最もシリンダ１４内に空気が入りやすい制御角θ_VVLである。したがって、図５（ｄ）中に斜線で示すように、バルブリフト量の制御によって賄われるエンジントルクは、時刻t₁から時刻t₂にかけて単調に増加する。

なお、図５（ｃ）中に一点鎖線で示すように、時刻t₁以前の第一目標制御角θ_VVL1の値が仮に第二目標制御角θ_VVL2よりも小さい値（例えば、所定値θ_{VVL_D}）であったとしても、時刻t₁〜t₂間のバルブリフトの変更方向が必ず、空気が入りやすくなる方向になる。したがって、時刻t₁〜t₂間にバルブリフト量の制御によって賄われるエンジントルクは、直前の制御角θ_VVLの値に関わらず、常に単調増加する。

一方、目標スロットル開度の制御においては、第二目標開度θ_TH2が第一目標開度θ_TH1以下の範囲で設定されている。そのため、エンジントルク全体に対して、スロットル開度の制御によって賄われるエンジントルクの割合は、図５（ｄ）に示すように、減少傾向となる。つまり、テーリング制御時におけるエンジントルクに着目すれば、制御角θ_VVLはエンジントルクを単調増加させる方向にコントロールされるのに対して、スロットル開度θ_THはエンジントルクを単調減少させる方向にコントロールされる。これにより、テーリング制御中のエンジントルクの変化が単調変化となり、トルクの変動方向が途中で逆になるような事態が防止される。

また、テーリング係数Kが1である時刻t₂から時刻t₃までの間は、目標制御角θ_{VVL_TGT}が第二目標制御角θ_VVL2と同一値となる。つまり、センサフェール中は、空気の導入効率が高くなるようにバルブリフト量が制御される。時刻t₃に非フェール状態となり、テーリング係数Kが1から徐々に減少し始めると、リフト量制御部４ｃにおいて、目標制御角θ_{VVL_TGT}が第二目標制御角θ_VVL2から第一目標制御角θ_VVL1へと緩やかに近づくように設定される。これにより、バルブリフト量の変更に伴うトルクの急変が抑制されつつテーリング制御が終了する。

［５．効果］
［５−１．スロットル制御］
トルクベース制御では、エアフローセンサ２５，インマニ圧センサ２６，大気圧センサ２７，水温センサ２８といったセンサ類がフェールすると、実トルクの演算（推定演算）やスロットルバルブ７を通過する空気の流速V、アイドル負荷等の演算が困難となり、正確なスロットルバルブの目標開度設定やバルブリフト量の設定が難しくなる。

また、シリンダ１４内に実際に導入される空気量は、可変バルブタイミング機構６ｂの位相角θ_VVTや可変バルブリフト機構の制御角θ_VVLだけでなく、吸気通路内の圧力やスロットル開度θ_THに応じて変動する。そのため、本制御装置によらないスロットル制御では、可変動弁機構６の制御量として故障時用の値を予め設定しておいたとしてもエンジントルクが不安定になることがあり、車両挙動の安定性を確保できない場合がある。

一方、上記のエンジン１０の制御装置では、スロットル制御部３において、アクセル開度θ_ACに基づきフェール時の第二目標開度θ_TH2を設定している。このように、エアフローセンサ２５，インマニ圧センサ２６，大気圧センサ２７，水温センサ２８といったセンサ類を使用しない開度設定を行うことにより、フェール時であってもスロットルバルブ７を制御することが可能となる。また、このようなフェール時にはテーリングを付けてスロットル開度θ_THを変化させることで、エンジントルクを滑らかに変化させることができ、トルク変動やこれに伴うトルクショックを抑制することができる。
さらに、フェール後の目標値である第二目標開度θ_TH2が、フェール前の目標値である第一目標開度θ_TH1以下の範囲で設定されるため、フェール制御によるエンジントルクの変動、すなわち、スロットル開度θ_THの制御によって賄われるエンジントルクの変動を単調減少にすることができる。

なお、エンジン１０で発生するエンジントルクの大きさは、スロットル開度θ_THのみによって決まるものではなく、目標トルクPi_TGTや外部要求トルク，エンジン回転数Ne，制御角θ_VVL，位相角θ_VVT等といったさまざまな条件によって決まる値である。そのため、スロットル開度θ_THの制御によって賄われるエンジントルクを減少させたとしても、エンジントルク全体が減少するとは限らない。
しかし、本制御装置では、少なくともスロットル開度θ_THに依存するトルク変動に関しては減少させることができる。言い換えれば、エンジントルクの変化方向に減少傾向を与えることができ、エンジントルクを安定化させやすくすることができる。

［５−２．バルブリフト制御］
前述の通り、吸気弁８を通ってシリンダ１４内に導入される吸入空気量は、必ずしもバルブリフト量に比例しない。したがって、本制御装置によらないバルブリフト制御では、たとえバルブリフト量を徐々に増加させたとしても、そのバルブリフト量の変化に対して吸入空気量は単調増加せず、あるバルブリフト量を境として減少方向に変化する。つまり、バルブリフト量の変化方向と吸入空気量の変化方向とが必ずしも一致しないため、バルブリフト量が変化する過程で、吸入空気量に不要な増減変化が発生する場合がある。これにより、意図しない車両挙動が発生するおそれがある。

これに対し、本制御装置の第二目標制御角設定部４ｂで設定される第二目標制御角θ_VVL2は、同一のスロットル開度θ_THで最もエンジントルクを大きくする制御角θ_VVLであるから、バルブリフト量の変化に対して吸入空気量を単調増加させることができる。つまり、バルブリフト量の変化方向と吸入空気量の変化方向とを一致させることができ、第一テーリング制御によるエンジントルクの変動、すなわち、バルブリフト量に係る制御角θ_VVLの制御によって賄われるエンジントルクの変動を単調増加にすることができる。

これにより、トルクの変動方向が途中で逆になるような事態（例えば、増加してから引き続き減少するようなトルク変動）を防止することができ、車両挙動を安定化させやすくすることができる。また、第二目標制御角θ_VVL2で発生するエンジントルクは第一目標制御角θ_VVL1で発生するエンジントルク以上の大きさになるため、センサのフェール時におけるシリンダ１４への吸気導入性（吸入空気の入りやすさ）を確保することができる。

［５−３．複合制御］
さらに、本制御装置では、スロットル開度θ_THに係る第二テーリング制御とバルブリフト量に係る第一テーリング制御とが同一のテーリング時間で同時に実施される。これにより、スロットル開度θ_THの制御によるエンジントルクの減少分を、バルブリフト量の制御によるエンジントルクの増加分で補填することができる。エンジントルクの減少分と増加分とは必ずしも同一値ではないものの、これらを合算することでエンジントルクの変化量は小さくなる。これにより、フェールの発生前後でのエンジントルクの変化を抑制することができ、車両挙動をより安定化させやすくすることができる。

また、本制御装置では、第二目標制御角設定部４ｂでの第二目標制御角θ_VVL2の設定に際し、エンジン回転数Neを用いている。これにより、エンジン回転数Neとエンジントルクとの相関を利用した第二目標制御角θ_VVL2の設定が可能となり、最もエンジントルクが大きくなるリフト量に対応する制御角θ_VVLを正確に把握することができる。

同様に、第二目標制御角設定部４ｂでは、可変バルブタイミング機構６ｂの位相角θ_VVTを用いて第二目標制御角θ_VVL2を設定している。これにより、位相角θ_VVTとエンジントルクとの相関をも利用することが可能となり、最もエンジントルクが大きくなるリフト量に対応する制御角θ_VVLをより正確に把握することができる。

なお、充填効率Ecや吸気流量Q_INといった他のパラメータを併用して第二目標制御角θ_VVL2を設定する構成とすれば、さらに制御角θ_VVLの設定精度を向上させることができる。あるいは、第二目標制御角θ_VVL2をθ_{VVL_A}とθ_{VVL_B}との間で固定値として設定すれば、第二目標制御角θ_VVL2の演算に係るROM容量や演算負荷を軽減することができ、製造コストを削減することができる。

また、本制御装置では、センサフェール判定部２において、エアフローセンサ２５，インマニ圧センサ２６，大気圧センサ２７及び水温センサ２８のそれぞれのフェールを判定している。これにより、トルクベース制御において重要な情報を検出するセンサの故障や読み取りに係る不具合を把握することができ、迅速に第二テーリング制御や第一テーリング制御を実施して、不正確な情報に基づくスロットル制御やバルブリフト制御を防止することができる。

［６．変形例］
上述した実施形態に関わらず、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。本実施形態の各構成は、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせてもよい。
上述の実施形態では、式１及び式２を用いて目標スロットル開度θ_{TH_TGT}及び目標制御角θ_{VVL_TGT}の変動にテーリングを付与するものを例示したが、具体的なテーリングの付与方法はこれに限定されない。例えば、目標スロットル開度θ_{TH_TGT}や目標制御角θ_{VVL_TGT}の単位時間あたりの変化量を所定値以下に制限することによってテーリングを付与してもよい。単位時間あたりの変化量が大きいほどテーリング時間が短縮され、その変化量が小さいほどテーリング時間が長くなる。

目標スロットル開度θ_{TH_TGT}に関しては、少なくとも、センサフェールの検出時に第二目標開度θ_TH2へと漸次的に近づける演算を開始し、センサフェールの非検出時に第一目標開度θ_TH1へと漸次的に近づける演算を開始するものであればよい。目標制御角θ_{VVL_TGT}のテーリングについても同様である。
また、上述の実施形態では、目標スロットル開度θ_{TH_TGT}のテーリング時間と目標制御角θ_{VVL_TGT}のテーリング時間とが一致したものを例示したが、二種類の異なるテーリング係数を用いて目標スロットル開度θ_{TH_TGT}及び目標制御角θ_{VVL_TGT}のテーリング時間を個別に制御してもよい。少なくとも、センサフェールの検出及び非検出の切り換え時に、目標スロットル開度θ_{TH_TGT}に係る第二テーリング制御と目標制御角θ_{VVL_TGT}に係る第一テーリング制御とが同時に実施される期間が設けられていればよい。

また、上述の実施形態では、センサフェール判定部２，スロットル制御部３及びバルブリフト制御部４の各機能を備えたエンジンECU１を例示したが、エンジンECU１の具体的な制御構成はこれに限定されない。スロットル開度θ_THの制御は少なくともスロットル制御部３に相当する手段があれば実施可能であり、可変バルブリフト機構６ａの制御角θ_VVLの制御は少なくともバルブリフト制御部４に相当する手段があればよい。したがって、具体的な制御構成については適宜追加、あるいは簡素化することが可能である。

また、上述の実施形態では吸気弁８のバルブリフト量を制御するものを例示したが、これに代えて、あるいは加えて、排気弁９のバルブリフト量を制御してもよい。なお、上述の実施形態のエンジン１０の動弁系の形式は任意である。少なくともバルブリフト量を可変とする機構を備えたものであればよく、例えば、可変バルブタイミング機構６ｂを持たないエンジンであってもよい。

１ エンジンECU
２ センサフェール判定部
３ スロットル制御部
３ａ 第一目標開度設定部（スロットル制御手段）
３ｂ 第二目標開度設定部（スロットル設定手段）
３ｃ 開度制御部（第二テーリング制御手段，スロットル制御手段）
４ バルブリフト制御部
４ａ 第一目標制御角設定部（バルブ制御手段）
４ｂ 第二目標制御角設定部（バルブ設定手段）
４ｃ リフト量制御部（第一テーリング制御手段，バルブ制御手段）
６ 可変動弁機構
７ スロットルバルブ
８ 吸気弁
１０ エンジン

Claims (6)

1. エンジンに付設されたセンサの検出情報に基づき吸気弁の目標リフト量としての第一目標量を設定するとともに、前記吸気弁のリフト量を前記第一目標量に制御するバルブリフト制御手段と、
   同一のスロットル開度で最もエンジントルクが大きくなるリフト量を第二目標量として設定するバルブリフト設定手段と、
   前記センサのフェール時に、前記リフト量を前記第二目標量へと徐々に変化させる第一テーリング制御を実施する第一テーリング制御手段と
   を備えたことを特徴とする、エンジンの制御装置。
2. 前記センサの検出情報に基づきスロットルバルブの第一目標開度を設定するとともに、スロットル開度を前記第一目標開度に制御するスロットル制御手段と、
   アクセル開度に基づき前記スロットルバルブの第二目標開度を少なくとも前記第一目標開度以下の範囲で設定するスロットル設定手段と、
   前記センサのフェール時に、前記スロットル開度を前記第二目標開度へと徐々に変化させる第二テーリング制御を実施する第二テーリング制御手段と
   を備えたことを特徴とする、請求項１記載のエンジンの制御装置。
3. 前記第一テーリング制御手段が、前記第二テーリング制御手段による前記第二テーリング制御と同一のテーリング時間で同時に前記第一テーリング制御を実施する
   ことを特徴とする、請求項２記載のエンジンの制御装置。
4. 前記バルブリフト設定手段が、エンジン回転数に基づいて前記第二目標量を設定する
   ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載のエンジンの制御装置。
5. 前記バルブリフト設定手段が、前記吸気弁のバルブタイミングに基づいて前記第二目標量を設定する
   ことを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載のエンジンの制御装置。
6. 前記センサが、少なくともエアフローセンサ，インテークマニホールド圧センサ，大気圧センサ及び冷却水温センサの何れか一つを含む
   ことを特徴とする、請求項１〜５の何れか１項に記載のエンジンの制御装置。

Images